KR102323562B1 - 심방 압력을 조절하여 혈압을 조절하는 방법 및 시스템 - Google Patents

심방 압력을 조절하여 혈압을 조절하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 심방 압력 및 심방 확장을 제어하여 혈압을 조절하는 시스템 및 방법을 개시한다. 일부 실시예에서, 자극 회로는 환자의 심장의 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 제어기는 적어도 하나의 심장 챔버에 하나의 자극 패턴 중 자극 펄스의 전달을 실행하도록 구성될 수 있고, 상기 적어도 하나의 자극 펄스는 심장을 자극하여, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되며, 자극에 기인한 심방 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이되고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높게 되며, 환자의 혈압을 저하시키는 것을 특징으로 한다.

Description

심방 압력을 조절하여 혈압을 조절하는 방법 및 시스템
-관련출원-
본 출원은 2013년 12월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/826,215호에 대한 우선권 및 2012년 12월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/740,977호에 대한 우선권을 2013년 12월 19일에서 출원한 PCT 특허 출원 PCT/US2013/076600호의 이익을 주장하며, 이들 각각을 전체로 본 발명에서 참조하여 포함시킨다.
-본 발명의 기술분야-
본 발명의 일 실시 예는 충만 및 수축을 포함하는 심장 기능의 조절을 통한 고혈압 치료 분야에 관한 것이다. 특정 실시 예는 심장에 전기적 병소 자극을 인가하는 것을 포함한다.
혈압의 변동은 예를 들어 (혈압을 정상적으로 상승시키는)활동성 증가 또는 (혈압의 감소를 유발하는 경향이 있는) 현저한 혈액 손실에 기인하여 정상적으로 발생하는 것으로 알려져있다. 그러나, 혈압은 정상적으로 예를 들어 인체의 압력반사에 기인하여 제한된 범위 내에서 유지되고, 혈압의 상승 또는 감소는 심장 기능 및 피드백 루프에 의한 심장혈관계의 특성에 영향을 미친다. 이러한 피드백 제어는 신경계에서 뿐만 아니라, 내분비계(예를 들어, 나트륨이뇨펩티드(natriuretic peptide))에 의해 중재된다. 고혈압이 있는 개체들은, 압력 반사 기능을 수행하는 동안 혈압이 상승된 수준으로 유지된다.
고혈압 또는 높은 혈압(예를 들어 140/90 이상의 혈압)은 많은 사람들에게 영향을 미치는 심각한 건강상의 문제이다. 예를 들어, 미국에 살고 있는 20세 이상의 약 7450만명의 사람들이 고혈압이다. 고혈압은 뇌졸중, 심장 마비 및/또는 울혈성 심부전과 같은 생명을 위협하는 상태로 연결될 수 있다. 고혈압이며 최신 치료를 받고 있는 환자의 약 44.1%가 자신의 고혈압을 만족스럽게 제어하고 있다. 상대적으로 고혈압이며 최신 치료를 받고 있는 환자의 약 55.9%가 제어를 잘 하지 못하고 있다.
전통적으로, 고혈압 치료는 약물 치료와 생활 습관의 변화를 포함하고 있다. 이러한 2가지 방법의 치료는 모든 환자에게 적용되는 것은 아니다. 부가적으로, 일부 환자는 부작용 때문에 약을 복용할 수 없다. 따라서, 혈압을 저하시키기 위한 부가적인 기술에 대한 요구가 남아있다.
본 발명은 혈압을 저하시키기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 일부 실시예에서는 약학적으로 고혈압을 치료하는 것을 대신하거나 또는 그에 더하여, 기계적으로 고혈압을 치료한다. 일부 실시 형태에서는 심박조율기(pacemaker), 또는 펄스 발생기를 포함하는 다른 종류의 장치 등의 전기적인 자극 장치가 사용해 환자의 심장을 자극해, 혈압을 저하시키는데 사용되었다. 혈압을 저하시키기 위해, 일관된 방법으로 심장을 자극하면, 심장 혈관계가 이윽고 자극에 적응하고, 보다 높은 혈압으로 돌아올 경우가 있다. 그러므로 몇 개의 실시 형태에서는 심장 혈관계의 적응 응답(adaptation response)을 감소 또는 방지하도록, 압력반사(baroreflex)를 조절할 수 있도록 자극 패턴을 구성해도 괜찮다.
일부 실시예에서는 전기적인 자극 장치를 사용해 환자의 심장을 자극해, 방실판이 닫힌 상태에서 심방 수축 중 적어도 일부가 야기되도록 사용할 수도 있다. 이러한 심방 수축에서는 사실상 즉각적인 혈압 강하를 야기할 수 있는 심방 수축 중 방실판이 열려있을 때보다, 대응하는 심실로 더 적은 혈액이 들어갈 수 있다.
일부 실시예에서는 전기적인 자극 장치는 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 환자의 심장을 자극하는데 사용될 수 있고, 이로써, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 심방의 심방 압력을 제공한다. 이것은 심방 확장의 증가를 가져올 수 있고, 호르몬 및/또는 신경 경로(neuronal pathways)를 통해 혈압을 저하시킨다. 혈압의 이러한 감소는 나타나기까지 약간의 시간이 걸릴 수 있으며, 타임라인(timeline)은 호르몬 및/또는 신경 경로에 따라 다를 수 있다. 심방 수축에 기인한 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력이 최대가 되어 끝이 난다. 심방의 수동 형성 압력은 심방의 수동 형성 최대 압력으로 끝이 날 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력의 오버랩은 심방의 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방의 수동 형성 최대 압력이 오버랩을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전술한 최대 오버랩되는 것은 자극이 없이 발생되는 심방의 심방 압력 보다 더 높은 (심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의)조합된 심방 압력을 야기한다.
일부 실시예에서, 전기적 자극 장치는, 방실판이 폐쇄되는 동안 발생되거나 및/또는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동적인 조성과 오버랩되도록 환자의 심장을 자극하기 위해 단일 심장 주기 내에서 적어도 일부의 심방 수축을 유발하도록 환자의 심장 자극에 사용될 수 있고, 이로써, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 심방의 심방 압력을 제공한다.
일부 실시 예는 고혈압 치료에 인공 판막을 사용할 수 있다. 일부 의료상의 문제에서, 하나 이상의 AV(atrioventricular; 방실계) 판막이 기능불량인 경우, 판막(들)은 인공(보철) 판막(들)을 이식함으로써 대체될 수 있다. 인공 판막은 통상적으로 심방과 심실 사이의 압력 차이로서 자연 판막이 하는 것과 같이 수동적으로 개폐되도록 구성될 수 있다. 수동 인공 판막은 보통 기계적 구조에 기초하여 세 가지 유형으로 분류된다. 세가지 유형은, 새장속 공 모양(caged ball) 기계판막, 경사디스크형(tilting disc) 기계판막 및 이첨판막형(bi-leaflet) 기계판막이다. 그렇지 않으면, 일부 실시 예는 능동적으로 개폐하도록 구성된 능동 인공 판막을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 일 실시 예는 치료 전 혈압을 갖는 환자의 혈압감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버에 자극 펄스를 사용하여 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 심장의 적어도 챔버에 펄스 자극의 자극 패턴을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 자극 패턴은 제1 자극 설정 및 제1 자극 설정과 상이한 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 킥(atrial kick)을 감소시키거나 방지하기 위해 및/또는 심방 압력 및/또는 확장을 제어하기 위해 구성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 일 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 다수개의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 다수개의 자극 펄스 중 적어도 하나의 자극 펄스는 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소하도록 구성된 제1 자극 설정을 가질 수 있다. 다수개의 자극 펄스 중 적어도 하나의 자극 펄스는, 심방 킥의 감소에 반응하여 압력 반사를 감소하도록 구성된 제2 자극 설정을 가질 수 있고, 그 결과 자극 펄스들 사이에서 발생되는 혈압값의 증가를 미리 결정된 값 또는 범위로 제한한다.
다른 양태에서, 실시 예는 치료 전 혈압과 치료 전 심실 충만량을 가진 환자의 혈압을 저하시키기 위한 장치를 제공한다. 장치는 적어도 하나의 심방 및 심실에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 장치는 자극 회로에 연결되는 프로세서 회로를 포함할 수 있고 프로세서 회로는 선택적으로 감지 회로에 연결될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 동작 모드는 본 명세서에 사용된 바와 같이, 동작 모드에서는 장치가 심실 흥분 및/또는 수축과 심방 수축 및/또는 수축 사이의 한 번의 심장박동에서 발생되는 지연을 의미하는 것으로 취급될 수 있는 AV 지연을 제어한다. 덧붙여, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 시스템 또는 방법에서의 AV 지연은 한 번의 심장 박동 내에서, 심실에 적어도 하나의 흥분성 자극의 전달과 심방 흥분의 시작을 감지하는 것, 심방 흥분의 시작의 예상 타이밍, 심방에의 적어도 하나의 흥분성 자극의 전달 중 어느 하나 사이의 시간 지연 내에서 의미하는 것으로 취해질 수 있다.
이 AV 지연은 적어도 하나의 심방과 적어도 하나의 심실 양자에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달함으로써 설정될 수 있다. 선택적으로 이 자극은 심장의 자연 활동성 보다 높은 비율(rate)로 행해질 수 있다. 이러한 비율은 예를 들어 심장(예를 들어 자극이 전달되지 않을 때의 우심방)의 자연 활동성을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 전극을 사용하고, 따라서 자극 펄스 전달 속도를 조정하여 설정될 수 있다.
선택적으로, 심실 흥분은 심방에 하나 이상의 자극 펄스의 전달되기 전에 시작되도록 타이밍되고, 심장으로의 자극 펄스의 전달은 하나 이상의 흥분성 펄스가 심방 흥분의 다음 예상 자연 시작보다 더 빠른 시간에 심방에 전달되도록 타이밍된다.
일부 실시 예에서, AV 지연은 심방이 아닌 하나 이상의 심실에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달함으로써 설정될 수 있다. 이러한 경우, 하나 이상의 심방의 자연 활동성이 감지될 수 있고, 심실 흥분의 타이밍 및/또는 수축이 감지된 심방 활동율(activity rate)에 기초하여 자연적으로 예상되는 타이밍보다 앞서도록 설정될 수 있다.
일부 실시 예에서, 프로세서 회로는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 동작모드에서 심실은 적어도 하나의 심방에서 심방 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사에서 심실 흥분이 시작되는 것을 유발하도록 자극되고, 이로써, 치료 전 심실 충만량 보다 심실 충만량을 감소시키고 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킬 수 있다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하도록 감지될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 다음 심방 흥분이 예상되는 지점에서 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 이전에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심실에 전달하는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 알려져 있거나 추정될 수 있고, 심방 흥분의 시작 타이밍을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분은 심방 흥분이 시작된 후 5ms 후에 감지되고 심실은 심방 흥분이 시작되기 20 ms 이전에 감지된다고 알려져 있거나 추정된다면, 다음 심실은 심방 흥분의 다음 예상 감지되기 25 ms 전에 자극될 것이다. 다른 실시 예에서 프로세서 회로는 심방이 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 시작되어 심방 흥분이 유발되도록 심방을 자극함으로써, 치료 전 심실 충만량 보다 심실 충만량을 감소시키고 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킬 수 있는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작모드에서 하나 이상의 흥분성 펄스는 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 제공되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 심방에 전달된다. 이러한 실시 예에서, 페이싱은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 타이밍될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 자연 흥분이 발생하기 전에 심방에 하나 이상의 흥분성 펄스를 전달하는 것을 확인하기 위해서 감지된다. 선택적으로 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분이 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 심방 흥분이 시작되도록 설정된다.
일부 실시 예에서, 환자에 대한 챔버의 전기적 흥분과 관련된 기계적 수축의 타이밍은, 예를 들면, 당 업계에 공지 된 바와 같이, 심방과 심실의 압력의 변화를 감지하고, 초음파(예를 들어, 심장 초음파 또는 심장 에코(cardiac echo))를 사용하여 벽 운동을 감지하고, 이식된 및/또는 외부 센서를 사용하여, 임피던스의 변경, 또는 심장 판막의 개방 및/또는 폐쇄의 변화를 감지함으로써 결정될 수 있다. 이러한 센서의 예는 압력 센서, 임피던스, 초음파 센서 및/또는 하나 이상의 오디오 센서 및/또는 하나 이상의 혈류 센서를 포함한다.
환자에 대한 챔버의 전기적 흥분에 관련된 기계적 수축의 타이밍이 고려 될 수 있으며, 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성 펄스가 원하는 수축의 패턴을 생성할 타이밍에서 심장에 전달되도록 구성될 수 있다. 이것은 폐쇄 루프 모드에서 수행 될 수 있고, 및/또는 종종 예를 들어, 외부의 측정 장치와의 인터페이스를 사용하여, (예를 들어 장치의 이식 중 및/또는 진단시 동안) 수행될 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축을 시작하기 전에 심실의 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방의 수축의 종료 전에 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함하고, 이로써 적어도 하나의 심방의 수축의 적어도 일부 동안 AV 판막의 폐쇄를 유발하게 한다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축한 후 100 ms 미만 내에 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함한다.
선택적으로 치료는 심실 수축이 피크 압력에 도달하기 전에 심방 수축이 시작되는 것을 보장하기 위해 수행된다. 이것은 심방 수축의 시작 전에 심실 수축이 시작되는 경우에서도 가능하며, 이것은 심방 수축이 일반적으로 심실 수축보다 더 빠르기 때문이다. 따라서, 하기의 설정 중 하나가 선택될 수 있다.
a. 동작 모드는 심방이 최대 수축력에 도착하기 전에 심방이 수축하는 동안 임의의 시간에서 심실 수축의 시작을 유발하기 위해 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
b. 동작 모드는 심방이 최대 수축력에 도착한 후에 심방이 수축하는 동안 임의의 시간에서 심실 수축의 시작을 유발하기 위해 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
c. 동작 모드는 본질적으로 동시에(예를 들어 서로로부터 5ms 이하 내로) 심방과 심실 양자에서 수축이 시작되는 타이밍으로 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
d. 동작 모드는 심방이 최대로 신장될 때 심방 수축의 피크가 발생하는 타이밍에서 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하고, 따라서 심방 벽의 신장의 증가를 유발하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방의 수축이 시작하기 전에 적어도 부분적으로 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극하고, 이로써, 적어도 하나의 심방이 수축을 시작하는 동안 AV 판막의 폐쇄를 유발하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성 펄스를 환자의 심실에 전단한 후 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 치료 전 혈압과 치료 전 심실 충만량을 갖는 환자의 혈압을 저하시키기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 자극 회로로부터 심방과 심실중 적어도 어느 하나에 자극 펄스를 전달하고, 자극 회로에 연결된 프로세서 회로가 동작모드에서 동작하는 것을 포함하고, 이 동작 모드에서 적어도 하나의 심방에서 심방 흥분이 시작하기 전 약 0 ms 와 50 ms 사이에 심실 흥분의 시작을 유발하기 위해서 심실이 자극되고, 이로써 치료 전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고, 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 예를 들어, 방법은 다음 심방 흥분이 예상되기 전 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심실에 전달하는 것을 포함할 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 심방 흥분의 시작의 타이밍을 계산하기 위해 알려져 있거나 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분의 시작된지 5 ms 후에 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분이 시작되기 20 ms 전에 심실이 자극되어야 하는 것이 알려져 있거나 또는 추정되는 경우, 다음 예상되는 심방 흥분이의 감지되기 25 ms 전에 심실이 자극 되어야 한다. 다른 실시 예에서, 방법은 동작모드에서 동작하는 자극 회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있고, 동작모드에서 심방은 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 50 ms 사이에 심방 흥분이 시작되는 것을 유발시키도록 심방이 자극되고, 이로써 치료 전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고, 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 예를 들어, 이 방법은 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 전달되고 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 페이싱은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 타이밍될 수 있다. 선택적으로 이러한 실시 예는 하나 이상의 흥분성 펄스가 자연적 흥분이 발생하기 전에 심방에 전달되는 것 확인하기 위하여 심방 흥분을 감지하는 것을 포함한다. 선택적으로 심방 흥분은 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 시작되도록 설정된다.
일부 실시 예에서, 환자의 챔버에 전기적 흥분과 관련된 기계적인 수축 타이밍은 예를 들어 초음파(예를 들어, 심장 초음파 또는 심장 에코(cardiac echo)) 또는 공지된 다른 수단을 사용하여 계산될 수 있다. 환자의 챔버에 전기적 흥분과 관련된 기계적인 수축 타이밍은 고려될 수 있고, 원하는 수축 패턴을 생성하기 위해 심장에 하나 이상의 흥분성 펄스의 전달 타이밍이 선택될 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방 수축의 시작 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축이 시작되기 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극함으로써, 적어도 하나의 심방 수축의 적어도 일부 동안 AV 판막이 폐쇄되는 것을 유발하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축이 종료되기 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극함으로써, 적어도 심방 수축 시작 동안 AV 판막이 폐쇄되는 것을 유발하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 환자의 심실에 하나 이상의 흥분성 펄스를 전달하고 0 ms 와 50 ms 사이 후에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 실시 예는 치료 전 혈압과 치료 전 심실 충만량을 갖는 환자의 혈압 감소를 위한 장치를 제공한다. 장치는 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 장치는 자극 회로에 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작 모드에서 적어도 하나의 심장 챔버는 심방 수축의 약 40% 와 심방 수축의 약 100% 사이의 심방 수축이 심방과 관련된 방실계 판막이 폐쇄될 때 발생하는 것을 유발되도록 자극되고, 이로써 치료 전 심실 충만량보다 상기 심실 충만량을 감소시키고 상기 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 이것은 바람직하게는 방실계 판막이 폐쇄되기 60 ms 이하 전에 심방 수축의 시작을 유발함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로부터의 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 치료 전 혈압과 치료 전 심실 충만량을 갖는 환자의 혈압을 저하시키기 위한 장치를 제공한다. 이 장치는 환자의 심장의 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 자극 회로에 연결되는 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 이 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성되고, 적어도 하나의 심장 챔버와 하나의 심실은 심실 수축기 동안 심방 수축의 약 50% 내지 약 95%가 발생되도록 페이싱되며, 바람직하게는 심실 수축이 시작되기 약 50 ms 내지 5 ms 이전에 상기 심방의 수축의 시작을 유발하고, 이로써 치료 전 심실 충만량보다 상기 심실 충만량을 감소시키고 상기 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 이것은 예를 들어, 심방 수축이 시작하기 약 50 ms 내지 5 ms 이전에 심방 수축의 시작을 유발함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로 심실 수축의 시작 타이밍은 AV 판막의 폐쇄 타이밍에 따라서 설정될 수 있다. 선택적으로 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로부터의 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시 예는 치료 전 혈압을 갖는 환자의 혈압 장애를 치료하기 위해 환자의 심장과 연결되어 있는 이식된 심근 자극기를 이용하여 수행하는 방법을 제공한다. 이 방법은 수축이 심방을 팽창시키고, 팽창된 심방은 치료 전 혈압으로부터 환자의 혈압을 저하시키는 결과를 가져오도록 심방과 관련된 심장 판막이 폐쇄되는 동안 심방의 수축을 유발하도록 심장을 자극하는 것을 포함한다. 이것은 예를 들어, 심방 수축의 능동적 힘이 심실의 수축에 의해 유발되는 수동적인 최대 신장 이상으로 심방 신장을 증가시키도록 심실에서 혈압이 최대가 될 때 심방이 수축을 유발하도록 함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 심방의 최대 수축 타이밍은 등용성 기간의 종료 또는 심실의 금속 토출 기간 동안 동시에 일어날 수 있다. 선택적으로 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로서 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 심방 압력 및 심방 확장을 제어하여 환자의 혈압을 저하시키는 시스템을 제공한다. 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 심방 챔버(cardiac chamber)에서 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로 및 상기 적어도 하나의 심방 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록, 심장을 자극할 수 있고, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높으며, 이로써, 환자의 혈압을 저하시킨다.
자극으로부터 기인한 심방의 심방 압력이 호르몬 및/또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키는 심방의 심방 확장의 증대를 유발할 수 있다.
심방 수축에 기인한 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력으로 끝이날 수 있다. 심방의 수동 형성 압력은 심방의 수동 형성 최대 압력으로 끝이 날 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력의 오버랩은 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 수동 형성 최대 압력의 오버랩을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전술된 최대 오버랩은 자극이 없는 심방의 심방 압력 보다 더 높은 (심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동적이 압력 조성의) 조합된 심방 압력을 야기할 수 있다.
적어도 하나의 자극 펄스는 심장의 심방을 자극하는 것을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 심방의 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 실질적으로 동일한 속도(rate)로 심방과 심실을 페이싱하는 것또는 심실을 페이싱하는 속도 보다 더 높은 속도로 심방을 페이싱하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 자극 펄스는 단일 심장 주기 중에 심방이 2번 수축하도록 예를 들어, 단일 심장 주기 중에 2번 심방을 자극하거나 또는 단일 심장 주기 중에 단한번 심방을 자극하도록 심방을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로 적어도 하나의 자극 펄스는 심방이 단일 심장 주기 동안 한번만 수축하도록 심방을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 자극 펄스는 심방 킥이 감소하거나 방지되도록 심장을 자극하는 것을 포함할 수도 있다.
하나 이상의 자극 패턴은 심방 킥이 감소하거나 방지되도록 심장을 자극하는 것을 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 자극 패턴은 복수개의 심장박동에서 심장을 자극하는 것을 포함할 수 있다. 자극 패턴 중 적어도 하나는 복수개의 심장 박동에서 심장을 자극하는 것을 포함할 수 있고, 자극 펄스 중 적어도 일부는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하고, 자극에 기인한 심방의 삼방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높으며, 자극 펄스의 적어도 일부는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된다.
자극 펄스는 단일 심박동에서 양쪽 심방 킥이 감소 또는 방지되고, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력은 심방의 수동적인 압력을 오버랩되도록 제공될 수 있고, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높게 된다.
자극 패턴의 적어도 하나는 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 시작하고 방실판이 폐쇄된 이후 종료되는 제1 심방 수축을 가지며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되어 나타나는 제2 심방 수축을 유발하도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 포함하여, 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은 심방 수축 및 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합으로, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높다. 제1 심방 수축이 감지되고 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다. 대안적으로, 제1 심방 수축 및 상기 제2 심방 수축이 페이싱될 수 있다.
대안적으로, 상기 적어도 하나의 자극 패턴은, 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 시작하고 방실판이 폐쇄되기 전에 종료되는 제1 심방 수축을 가지며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되어 나타나는 제2 심방 수축을 끌어내도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 포함하여, 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은 심방 수축 및 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합으로, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높다. 제1 심방 수축이 감지되고 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다. 대안적으로, 제1 심방 수축 및 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다.
하나 이상의 자극 패턴은 서로 다른 비율의 제1 자극 펄스와 제2 자극 펄스를 갖는 복수개의 자극 패턴을 교대로 포함할 수 있고, (1) 상기 제1 자극 펄스는 상기 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이 되고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높으며, 상기 제2 자극 펄스는 심방 킥이 감소 또는 방지되도록 심장을 자극한다. 선택적으로 하나 이상의 자극 패턴은 심방 킥을 감소 또는 방지하기 위해 구성된 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있고, 심방의 심방 수축에 기인한 심방의 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하여, 자극에 기인한 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이고, 단일 심장 주기 보다, 자극없는 심방의 심방 압력보다 더 높다.
하나 이상의 자극 패턴은 서로 다른 비율의 제1 자극 펄스와 제2 자극 펄스를 갖는 복수개의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있고, (1) 상기 제1 자극 펄스는 상기 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이 되고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높으며, (2)상기 제2 자극 펄스는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력을 제공하지 않고, 상기 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되는 것을 특징으로 한다.
적어도 하나의 자극 펄스는, 흥분(excitaion)의 상대적 타이밍이 약 2ms의 방실 지연에 대응하도록 상기 심장의 적어도 하나의 심방 및 심장의 하나의 심실을 페이싱하는 것을 포함한다.
적어도 하나의 자극 펄스는, 흥분의 상대적 타이밍이 약 30ms 내지 약 0 ms또는 약 10 ms 내지 0 ms의 방실 지연에 대응하도록, 상기 심장의 적어도 하나의 심방 및 심장의 하나의 심실을 페이싱하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 일 실시예는 심장 압력과 심방 확장을 조절하기 위해 환자의 혈압을 저하시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 환자의 심장과 연관된 주입 심근 자극기로 수행될 수 있다. 이 방법은 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되는 심방 수축에 기인한 심방 압력이 제공되도록 심장에 자극하는 것을 포함하여, 심방 수축에 기인한 심방 압력이 수동 형성 압력과 오버랩되는 것은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높은 심방 압력을 끌어내어, 환자의 혈압은 저하된다.
자극에 기인한 심방의 심방 압력은 호르몬 또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키는 심방의 심방 확장의 증가를 유발한다.
심방 수축에 기인한 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력으로끝이 날 수 있다. 심방의 수동 형성 압력은 심방의 수동 형성 최대 압력으로 끝이 날 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되는 것은 심방의 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방의 수동 형성 최대 압력과 오버랩되는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전술된 최대 오버랩은 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높은, (심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의)조합된 심방 압력을 유발할 수 있다. 따라서, 이 방법은 심방의 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력이 심방의 수동 형성 최대 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하는 것을 포함한다.
방법은 심장의 심방을 자극하는 것을 포함한다. 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 심장의 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 심방과 심실을 실질적으로 동일한 속도(rate)로 페이싱하는 것 또는 심실이 페이싱되거나 또는 수축할 때 의 속도도 보다 더 높은 속도로 심방을 페이싱하는 것을 포함한다.
방법은 예를 들어, 단일 심장 주기 중에 심방을 2회 자극 하거나 또는 단일 심장 주기 중에 심방을 한번만 자극하는 것 중 어느 하나와 같이, 단일 심장 주기 중에 심방을 2회 수축하도록, 심방을 자극하는 것을 더 포함할 수 있다.
선택적으로 방법은 단일 심장 중에 심방 수축이 한번만 일어나도록 심장을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 심방 킥이 감소 또는 방지되도록 심장을 자극하는 것을 또한 포함할 수 있다. 심장을 자극하는 것은 복수개의 심박동에서 자극 패턴을 심장에 전달하는 것을 포함하고, 여기서 자극 패턴 중 적어도 일부는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하며, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높으며, 자극 펄스 중 적어도 일부는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된다. 자극 펄스는 단일 심박동에서 양쪽 심방 킥이 감소 또는 방지되도록 제공될 수 있고, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되어, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이며, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높다.
심장을 자극하는 것는, 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 시작하고 방실판이 폐쇄된 이후 종료되는 제1 심방 수축을 가지며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 시간적으로 오버랩되어 나타나는 제2 심방 수축을 유발하도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 전달하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높아짐지게 하는 것을 포함할 수 있다. 제1 심방 수축이 감지되고 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다. 대안적으로, 제1 심방 수축 및 제2 심방 수축이 페이싱될 수 있다.
대안적으로, 상기 적어도 하나의 자극 패턴은, 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 제1 심방 수축을 시작하고, 방실판이 폐쇄되기 전에 종료되며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되어 나타나는 제2 심방 수축을 끌어내도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 포함하여, 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은 심방 수축 및 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합으로, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높다. 제1 심방 수축이 감지되고 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다. 대안적으로, 제1 심방 수축 및 상기 제2 심방 수축이 페이싱된다.
상기 방법은 하나 이상의 자극 패턴은 서로 상이한 비율(ratio)의 제1 자극 펄스와 제2 자극 펄스를 갖는 복수개의 자극 패턴들을 교대로 포함하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 자극 펄스는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하여, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극이 없는 심방의 심방 압력보다 더 높아지게 하고, 상기 제2 자극 펄스는 심방 킥이 감소 또는 방지되도록 심장을 자극한다. 대안적으로, 하나 이상의 자극 패턴은 심방 킥을 감소 또는 방지하고, 심장을 자극하도록 구성된 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하여, 단일 심장 주기 내에서, 모두 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되고, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 압력 보다 더 높다.
상기 방법은 서로 상이한 비율(ratio)의 제1 자극 펄스와 제2 자극 펄스를 갖는 복수개의 자극 패턴들을 교대로 포함하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 자극 펄스는 상기 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합이 되고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높으며, 상기 제2 자극 펄스는 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력을 제공하지 않는다.
적어도 하나의 자극 펄스는, 흥분의 상대적 타이밍이 약 2ms의 방실 지연에 대응하도록 상기 심장의 적어도 하나의 심방 및 심장의 하나의 심실을 페이싱하는 것을 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 자극 펄스는, 흥분의 상대적 타이밍이 약 30ms 내지 약 0 ms의 방실 지연에 대응하도록, 상기 심장의 적어도 하나의 심방 및 심장의 하나의 심실을 페이싱하는 것을 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 심장 압력과 심방 확장을 조절하기 위해 환자의 혈압을 저하시키는 방법을 제공하고, 환자의 심장과 연관된 매립 심근 자극기로 수행될 수 있다. 이 방법은 환자의 심장의 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴을 전달하는 것을 포함할 수 있다. 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정을 가질 수 있고, 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성될 수 있다. 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스는 필요시 전달될 수 있다.
필요시 자극 펄스의 전달의 근거는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
a. 만약의 경우에 치료를 제한하는 것, 예를 들어, 환자의 혈압이 알려지거나 또는 비정상적으로 높다고 예상될 때 심방 킥을 감소 또는 방지하기 위해 구성된 자극 설정의 전달을 제한하는 것, 이것은 하나 이상의 혈압 관련 파라미터의 실시간 피드백 측정을 사용하거나 또는 동일한 환자로부터 취한 이전 측정에 필요한 예상 패턴을 기초로 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 환자의 BP가 하루중 24시간 높게 될 수 있고, 반면 다른 환자들은 24시간 중 일부(예를 들어, 낮 또는 밤)에만 높은 BP를 경험할 수 있다.
b. 높은 BP 가 필요한 경우 치료를 방해하는 것, BP가 증가할 때 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극의 전달을 방지하는 것은 건강에 좋을 수 있고 이에 따라 원하는 컨디션이 될 수 있다. 예를 들어, BP는 활동적 (예를 들어, 운동 또는 BP의 자연적 증가와 연관되는 물리적 일을 행할 때)일 때 증가하고 활동성이 감소할 때 다시 감소하는 것으로 알려져 있다.
심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스는 24 시간 중 일부 동안에만 제공될 수 있고, 상기 일부는 밤 또는 밤중 일부 일 수 있고, 낮 또는 낮의 일부일 수 있다.
심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스는 심박수가 미리정의된 임계값 아래인 경우에만 제공될 수 있고, 미리정의된 임계값은 절대값 예를 들어 90 bpm 일 수 있다. 미리 정의된 임계값은 환자의 평균 심박수에 비례하여 값이 설정될 수 있다. 예를 들어, 미리정의된 임계값은 평균 심박수 보다 30 비트 초과 또는 평균 심박수의 백분위 80 초과 중 적어도 하나 일 수 있다.
심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스는 환자가 휴식할 때 또는 활성화 레벨이 정의된 임계값 아래일 때에만 제공될 수 있다. 이 방법은 움직임, 자세, 호흡률 및 심박수 중 적어도 하나를 감지하여 환자가 휴식하는지 또는 정의된 임계값 아래의 활동 레벨에 있는지 여부를 판정하는 것을 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 환자의 활동성이 낮을 때 환자는 "휴식" 또는 "저 활성화 레벨"로 간주될 수 있다. 예를 들어, 심박수가 미리정의된 임계치를 초과하지 않거나 또는 저 활동성(예를 들어, 가벼운 및/또는 슬로우 모션 및/또는 느린 속도의 자세 변화 및/또는 호흡의 현저한 증가 등의 특징)이 감지된 경우에만, 환자는 "휴식" 또는 "저 활동 레벨"로 고려될 수 있다. 예를 들어, 읽거나 말하거나 하는 앉아서하는 활동 또는 집 또는 회사 주의에서의 움직임은 충분히 낮은 활동 레벨로 간주되어, 심방 킥을 감지 또는 방지하기 위해 구성된 자극 설정을 갖는 자극 퍼스의 전달을 허여할 수 있다.
하나 이상의 자극 패턴은 측정된 혈압 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다. 이 방법은 압력반사가 감지되는 경우 하나 이상의 자극 패턴을 변경하는 것을 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 실시예는 자극 회로와 적어도 하나의 제어기를 포함하는 환자의 혈압을 저하하기 위한 시스템을 제공하고, 자극 회로는 환자의 적어도 하나의 심실방에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스를 전달하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제어기는 적어도 하나의 심실방에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스의 전달을 실행하도록 구성된다.
자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정을 갖고 자극 펄스들 중 적어도 하나는 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성될 수 있다. 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스는 필요시 전달될 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스를 24 시간 중 일부 동안에만 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 일부는 밤 또는 밤중 일부 일 수 있고, 낮 또는 낮의 일부일 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스를 심박수가 미리정의된 임계값 아래인 경우에만 전달하도록 구성될 수 있다. 미리정의된 임계값은 절대값 예를 들어 90 bpm 일 수 있다. 미리 정의된 임계값은 환자의 평균 심박수에 비례하여 값이 설정될 수 있다. 예를 들어, 미리정의된 임계값은 평균 심박수 보다 30 비트 초과 또는 평균 심박수의 백분위 80 초과 중 적어도 하나일 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 자극 펄스를 환자가 휴식 또는 낮은 활동 레벨에 있는 경우에만, 전달하도록 구성될 수 있다. 이 시스템은 움직임, 자세, 호흡률 및 심박수 중 적어도 하나를 감지하여 환자가 휴식 또는 낮은 활동 레벨에 있는에 있는지 여부를 판정하는 것을 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 측정된 혈압 파라미터에 기초하여 하나 이상의 자극 패턴을 선택하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 압력 반사를 감지하여 하나 이상의 자극 패턴을 변경하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 혈압을 조절하는 시스템에서 펄스 설정을 조절하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이 방법은 적어도 하나의 심장 주기 중 환자의 심장의 심방과 연관된 심방 압력 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 심방 압력 데이터는 제1 펄스 설정을 갖는 자극 펄스를 심장에 전달하는 시스템에 의한 것일 수 있다. 이 방법은 심방 압력 데이터를 분석하는 것 그리고, 이 분석에 따라 조정된 제2 펄스 설정을 제공하는 것을 더 포함하고 조정된 제2 펄스 설정은 제1 펄스 설정과는 상이한 것이다. 이 분석은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력 사이에 오버랩된 시간을 추정하기 위해 심방 압력 데이터를 분석하는 것을 더 포함한다. 이 분석은 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방의 수동 최대 압력 조성 사이에 오버랩된 시간을 추정하기 위해 심방 압력 데이터를 분석하는 것을 더 포함한다. 이 분석은 자극 펄스가 전달되는 심장 주기에 도달되는 제1 심방 압력(또는 최대 심방 압력)을 자극하지 않은 심방의 제2 심방 압력과 비교하기 위해 심장 압력 데이터를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 이 분석은 또한 심방 압력 데이터를 플로팅(plotting) 및/또는 심방 압력 데이터를 수학적으로 분석하는 것을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 혈압을 저하하는 시스템을 제공할 수 있다. 이 시스템은 심장의 적어도 하나의 심장 주기 동안 심방의 압력 변화에 관한 정보를 제공하기 위한 수단 및 적어도 하나의 심실방에 자극 펄스를 인가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은 심방의 압력 변화에 관한 정보에 따라 단일 심장 주기에서 심실 수축의 타이밍에 관하여 심방 수축의 타이밍을 제어하도록 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다.
심방의 압력 변화에 관한 정보는 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 자극 펄스를 생성하기 위한 수단은 심방 수축을 발생시키기 위한 적어도 하나의 심방 자극 펄스 및/또는 심실 수축을 발생시키기 위한 심실 자극 펄스를 적어도 하나의 심장 주기 동안 생성하기 위해 배치될 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은, 심방 수축의 발생 및/또는 심실 수축의 발생에 대한 시한(timed) 관계에 있어서, 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여 적어도 하나의 심방 자극 펄스를 생성시키기 위해 배치되고 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여, 심실 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보에 기초한 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 생성하기 위해, 배치될 수 있다. 심방 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연적인 자극 패턴에서의 P 파 패턴의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 심실 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연적인(natural) 자극 패턴에서 QRS 파의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 일 실시예는 혈압을 저하하는 시스템을 제공할 수 있다. 이 시스템은 하나 이상의 심장 활성 이벤트의 타이밍에 관한 정보를 제공하는 수단, 자극 펄스를 생성하는 수단, 적어도 하나의 심방 챔버에 자극 펄스를 인가하는 수단을 포함할 수 있다. 하나 이상의 심장 활성 이벤트의 타이밍에 관한 정보는, 심방의 심방 수축의 발생, 심실의 심실 수축의 발생, 방실판의 개방, 방실판의 폐쇄, 심방의 전기적인 활성, 심실의 전기적인 활성, 혈류, 심방의 심방 압력, 심방의 심방 압력 변화 및 심박수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은 상기 정보에 기초하여 심실 수축과 관련된 심방 수축의 타이밍을 설정하도록 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다. 심실 수축에 관계되는 심방 수축의 타이밍은 약 30 ms 내지 약 0 ms 범위 내에서 AV 지연에 부합할 수 있다.
자극 펄스를 생성하기 위한 수단은 심실 흥분이 발생하기 전 약 30 ms 내지 약 0 ms 의 범위내에서 심실에 흥분성 자극을 제공하고, 심방 흥분이 발생하고 약 30 ms 내지 약 0 ms 후의 범위 내에서 심실에 흥분성 자극을 제공하며, 및/또는 심실에 흥분성 자극을 제공하고 약 약 30 ms 내지 약 0 ms 지난 범위 내에서 심방에 흥분성 자극을 제공하도록, 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다.
하나 이상의 심장 활동성 이벤트의 타이밍에 관한 정보는 단일 심장 주기 내에서 둘 이상의 심장 활동성 이벤트 사이의 타이밍에 관한 정보를 포함할 수 있다.
자극 펄스를 생성하기 위한 수단은, 심방 수축을 발생시키는 적어도 하나의 심방 자극 펄스 및/또는 심실 수축을 제공하는 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 적어도 하나의 심장 주기에서 생성하기 위해 배치될 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은 심방 수축의 발생 및/또는 심방 수축의 발생과의 시한 관계에 있어서, 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여, 적어도 하나의 심방 자극 펄스를 생성하기 위해, 및/또는 심방 수축의 발생 및/또는 심방 수축의 발생과의 시한 관계에 있어서, 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여, 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다. 심방 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연적인 자극 패턴에서의 P 파 패턴의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 심실 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연적인 자극 패턴에서 QRS 파의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 심방 압력 및 심방 확장을 제어하여 환자의 혈압을 저하시키는 다른 방법을 제공한다. 이 방법은 환자의 심장과 연관된 매립형 심근 자극기로 수행될 수 있다. 이 방법은 적어도 하나의 심방 챔버에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스를 전달하는 것을 포함할 수 있고, 여기에서, 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정을 갖고, 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 가지며, 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 수축이 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되게 하는 구성되고; 심방 자극을 이용하여 심방 압력 및 심방 확장을 증가시킬 수 있고, 이 심방 자극은 심방 수축이 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되도록 구성되어, 이로써, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 심방 압력을 제공하며, 이로써, 호르몬 또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키는 심방의 심방 확장의 증대를 유발하도록 제공되는 것을 포함할 수 있다. 선택적으로, 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 수축이 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력이 심방의 수동 형성 최대 압력과 오버랩되게 하도록 구성될 수 있고, 이 방법은 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 수동 형성 최대 압력의 오버랩을 통해, 심방의 심방 압력이 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높고, 이로써, 호르몬 또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키는 심방의 심방 확장의 증대를 유발하도록 제공되는 것을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시예는 심방 압력 및 심방 확장을 조절함으로써, 환자의 혈압을 저하시키는 시스템을 제공한다. 이 시스템은 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스를 적어도 하나의 심실방에 전달하도록 구성되는 자극 회로, 및 적어도 하나의 심실방에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스의 전달을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정을 가질 수 있고, 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 자극 설정과 상이한 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심장 수축의 심방이 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력이 오버랩되도록 하고, 이로써, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높은 심방의 심방 압력을 제공하고, 호르몬 또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키고 심방의 심방 확장의 증대를 유발하도록 구성될 수 있다. 선택적으로 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심장 수축의 심방이 심방의 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방의 수동 형성 최대 압력이 오버랩되도록 하고, 이로써, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높은 심방의 심방 압력을 제공하고, 호르몬 또는 신경 경로를 통해 혈압을 저하시키고 심방의 심방 확장의 증대를 유발하도록 구성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 일 실시 예는 심방 압력 및 심방 확장을 제어함으로써 환자의 혈압 장애를 치료하는 방법을 제공한다. 이 방법은 전처리 혈압을 갖는 환자의 심장과 관련된 매립형 심장 근육 자극기로 수행 될 수 있다. 상기 방법은 심방과 관련된 심장 판막이 폐쇄되는 동안 수축이 심방을 팽창시키도록 심방을 수축시키도록 심장을 자극하는 것을 포함하고, 팽창하는 심방은 환자의 전처리 혈압으로부터 혈압을 감소시키며, 바람직하게는 심방 내의 압력이 최대인 시간에 심방을 수축시킴으로써, 심박 수축의 능동적인 힘은 심방 수축에 의해 야기되는 수동적인 최대 압력 및 확장을 초과하여 심방 압력과 확장을 증가시킨다.
또 다른 양상에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴으로 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함 할 수 있다. 상기 시스템은 환자의 혈압에 관한 입력을 수신하고 상기 혈압에 기초하여 상기 자극 패턴을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함 할 수 있다. 예를 들어, 입력은 하나 이상의 센서 (이식 또는 외부)에 의해 감지 된 데이터를 수신하는 것 및 / 또는 사용자에 의해 제공된 데이터를 수신하는 것을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 이식 및 / 또는 주기적 점검 동안, 사용자는 측정된 혈압에 관한 데이터를 제공 할 수 있다. 선택적으로, 상기 시스템은 측정 센서 및 / 또는 사용자 인터페이스로부터 유선 및 / 또는 무선 통신에 의해이 입력을 수신하기위한 입력 포트를 포함한다. 상기 입력은 수축기 혈압(SysBP), 이완기 혈압, 평균 동맥압, 및 / 또는 임의의 다른 관련 혈압 파라미터로서 측정 될 수있는 혈압(BP) 또는 BP의 변화에 관한 데이터를 포함 할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서가 하나 이상의 심장 챔버 내의 압력 또는 압력 변화를 감지하고 압력 또는 압력 변화에 기초하여 자극 패턴을 조정할 수 있다. 다른 실시 예에서, 센서는 둘 이상의 챔버에서 압력을 감지하고 두 챔버의 압력 파형 사이의 관계에 기초하여 자극을 조절할 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 자극 펄스 중 적어도 하나의 제 1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함하는 조정 프로세스를 수행함으로써 자극 패턴을 조정하도록 구성 될 수 있다. 제 1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 발작을 감소 시키거나 방지하도록 구성 될 수 있다.
파라미터는 AV 지연의 조정을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 자연적 AV 지연은 자연적으로 발생 하던지 심방과 심실 중 하나 이상에 자극을 전달할 타이밍 설정에 의해서든 간에. 심방 흥분의 시작과 심실 흥분의 시작 사이에 120 내지 200 ms의 범위 일 수 있다. 선택적으로, AV 지연을 조절한다는 것은 통상의 AV 지연 (예를 들어, 120 ms)에서 더 짧은 AV 지연(예를 들어, 심방 흥분의 시작부터 심실 흥분의 시작까지의 0 내지 70 ms; 또는 심실 흥분이 심방 흥분 이전에 발생하는 0ms 내지 -50 ms의 AV 지연)으로 조정하는 것을 의미한다. 일 실시예에서, -50 ms에서 70 ms 사이, 바람직하게는 -40 ms to 60 ms, 보다 바람직하게는 -50 ms 내지 0 또는 0 내지 70 ms 바람직하게는 0 이하 내지 70 ms의 AV 지연을 갖는 자극 설정이 심방 킥을 감소 시키거나 예방하기 위해 선택된다.
심방 킥을 감소시키도록 구성된 자극 패턴은 심장에 전기인가 후 약 3 초 이내에 적어도 미리 결정된 양만큼 혈압을 감소시키고, 적어도 1분 동안 혈압 감소를 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 하나 이상의 감지 된 BP 파라미터들에 관한 피드백에 기초하여 선택 및 / 또는 조정될 수 있다. 시간 간격은 적어도 5 분일 수 있다. 혈압 감소의 미리 결정된 양은 8mmHg 이상일 수 있다. 혈압 감소의 미리 결정된 양은 환자의 전처리 혈압의 적어도 4 % 일 수 있다. 환자의 혈압은 소정의 정도 이상으로 시간 간격 동안 미리 결정된 평균값을 초과 할 수 없다. 상기 소정의 정도는 약 8mmHg 이하의 차이 일 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 혈압은 일부 심장 박동에 대해 미리 결정된 평균값을 초과 할 수 있지만, 환자의 평균 혈압은 미리 결정된 평균값을 초과 할 수 없다.
제어기는 복수의 자극 패턴을 실행하고 자극하는 동안 각각의 자극 패턴에 대해 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터를 수신하도록 구성 될 수 있다. 제어기는 복수의 자극 패턴 각각에 대해 입력 데이터에 관한 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 계산하도록 구성 될 수 있다. 제어기는 혈압 변동 파라미터에 따라 자극 패턴을 조절하도록 구성 될 수 있다. 제어기는 자극 패턴을 최상의 혈압 변동 파라미터를 갖는 자극 패턴으로 조정하도록 구성 될 수 있다. 최상의 혈압 변동 파라미터는 본 명세서에서 상세히 설명 된 바와 같이 가장 낮은 정도의 압력반사(baroreflex) 또는 가장 낮은 정도 또는 적응 속도를 나타내는 것일 수 있다. 최상의 혈압 변동 파라미터는 여기에 설명 된 바와 같이 미리 결정된 범위 내에서 압력반사 또는 적응 정도를 표시하는 것일 수 있다.
복수의 자극 패턴 중 적어도 2 개의 자극 패턴은 각각 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 시키거나 방지하고 및/또는 심방 압력 및/또는 확장을 조정하도록 설정되는 자극을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 적어도 2 개의 자극 패턴은 적어도 하나의 자극 펄스가 순차적으로 제공되는 횟수 또는 시간길이가 서로 상이 할 수 있다.
복수의 자극 패턴은 시스템이 미리 결정된 AV 지연을 순서대로 이끌어 내도록 구성된 횟수 또는 시간 길이에 따라 다를 수 있다. 복수의 자극 패턴 중 2 이상의 자극 패턴은 2 개 이상의 자극 패턴 각각에 포함 된 하나 이상의 자극 설정에 의해 서로 상이 할 수 있다.
상기 복수의 자극 패턴은 제 1 자극 패턴 및 상기 제 1 자극 패턴 이후에 실행되는 제 2 자극 패턴을 포함 할 수 있다. 제 2 자극 패턴은 제 1 자극 패턴의 입력 데이터에 관한 혈압 변동 파라미터를 이용하는 알고리즘에 기초하여 설정된 적어도 하나의 자극 설정을 가질 수 있다. 상기 시스템은 환자의 혈압에 관한 입력 데이터를 제공하기 위한 혈압 센서를 포함 할 수 있다. 상기 혈압 센서는 이식 가능할 수 있다. 혈압 센서 및 제어기는 적어도 부분적으로 폐 루프(closed loop)로서 동작하도록 구성 될 수 있다.
또 다른 양태에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 자극 펄스로 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함 할 수 있다. 상기 시스템은 제어기를 포함 할 수 있다. 제어기는 제 1 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소 시키거나 방지하고 환자의 혈압에 관한 제 1 입력 데이터를 제 1 시간 간격 동안 수신하도록 구성된 적어도 하나의 자극 설정을 포함하는 제 1 자극 패턴을 제공하도록 구성 될 수 있다. 제어기는 제 1 입력 데이터와 관련된 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 계산하도록 구성 될 수 있다. 상기 제어기는 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 제 2 자극 설정을 포함하는 제 2 자극 패턴의 적어도 하나의 파라미터를 조절하도록 구성 될 수 있다. 제 2 자극 설정은 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터에 기초 할 수 있다. 제어기는 제 2 시간 간격 동안 제 2 자극 패턴을 제공하도록 구성 될 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키는 시스템을 제공 할 수 있다. 상기 시스템은 자극 펄스로 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 설정을 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함 할 수 있다. 자극 패턴은 초기 압력 값에서 감소 된 압력 값으로 혈압을 즉각적으로 감소시키고 초기 압력보다 적어도 8mmHg 낮은 환자 평균 혈압을 유지하도록 선택 될 수 있다. 감소된 혈압 값은 적어도 1 분의 시간 간격 동안 유지 될 수 있다.
또 다른 양태에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키기위한 키트를 제공한다. 키트는 혈압을 감소시키기위한 자극 패턴을 설정하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함 할 수 있다. 상기 장치는 적어도 하나의 자극 전극을 포함 할 수 있다. 상기 장치는 조정 가능한 자극 패턴을 설정하기 위한 제어기 및 환자의 혈압에 관한 입력에 기초하여 상기 자극 패턴을 조정하기 위한 명령어 세트를 포함 할 수 있다.
또 다른 양상에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함 할 수 있다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함 할 수 있다. 상기 적어도 하나의 자극 설정은 최대 심방 확장이 자극을 받지 않을 때 동일한 심장의 최대 심방 확장과 거의 같거나 낮은 값으로되도록 구성 될 수 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 실시 양태에서, 심방 신장은 당 업계에 공지 된 바와 같이 측정, 계산 및/또는 평가 될 수 있다. 심방 수축은 심방 압력 및 심방 확장에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 심방의 압력과 확장은 심방 내부의 혈액 양과 근육의 수축에 의해 생성된 활성 힘에 좌우되는 심방 체적에 달려 있습니다. 건강한 심장에서 심방이 수축되면 심방 압력이 상승한다(builds up). 심방 수축이 멈추면 혈액이 심방을 흘러 심실을 가득 채워 심방 압력이 떨어진다. 이후 심실이 수축되면 AV 밸브가 닫히고 심방이 다시 채워지기 시작한다. 정맥 시스템에서 심방으로 혈액이 흐르는 것을 막는 밸브가 없기 때문이다. 심실에서 발생 된 압력은 다양한 메커니즘을 통해 심방 압력을 증가 시키며, 그 중 하나는 AV 밸브의 심방 내 팽창과 관련된다. 폐쇄된 AV 밸브에 대해 발생하는 심방 압력의 증가는 또한 심방 부피 및 심방 압력과 관련된 심방 확장을 증가시킨다. AV 밸브가 폐쇄 될 때 심방의 수축은 폐쇄 밸브가 체적 감소를 방지하기 때문에 심방 압력 및 심방 확장을 증가시킨다. 심방의 확장이 증대되면 심방 벽에있는 압수용체(압력 수용기라고도 함)가 자극된다. 이러한 압수용체는 혈압의 호르몬 및 / 또는 연결 감소에 관여한다. 따라서, 일부 실시 예에서, 심방 확장 측정은 심방 압력 측정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 심방 확장 측정은 심방의 치수 (예를 들어, 직경, 크기 또는 둘레)의 측정 또는 추정을 포함 할 수 있다. 어떤 경우에는 단일 심방 수축이 심장주기마다 발생하면 심방의 혈액량은 단일 심장주기 동안 심방이 두 번 수축 할 때 보다 클 것으로 예상된다. 따라서, 심방 수축이 심박주기 당 1 회 수행되고 심방 수축이 폐쇄된 밸브에 대해 완전히 이루어지면, 심방 압력 및/또는 심방 확장은 심방이 사이클 당 2 회 수축하는 경우보다 높을 수 있다.
그러나, 심방이 폐쇄 된 밸브에 대해서만 수축하는 경우에는 심방 킥이 없으며, 일부 실시 예에서는 균형은 심방 압력(및 심방 확장) 및 심방 킥에 대해 설정된 값들 사이에서(심박주기 당 및 / 또는 페이싱 패턴 당) 발생할 수 있다. 적어도 하나의 자극 설정은 AV 밸브가 개방 될 때 심방이 최대 수축되도록 구성 될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 메카닉이 이전의 자연 심방 수축의 메카닉과 상이하도록 적어도 하나의 심방 수축의 메카닉을 변경하도록 구성 될 수 있다. 심방 수축의 메카니즘은 예를 들어 초음파 (예를 들어, 심 초음파 또는 심장 에코)를 포함하는 임의의 공지 된 기술을 사용하여 평가 될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 힘을 감소시키도록 구성 될 수 있다. 심방 수축의 힘은 예를 들어 일시적으로 심방 경련 또는 심방 조동을 일으킴으로써 감소 될 수 있다. 하나의 예는 미리 정의 된 시간의 짧은 기간 동안 빠른 자극 펄스의 버스트를 심방에 전달하는 것이다. 심방 수축의 힘은 임의의 공지 된 수단을 사용하여 벽 운동(wall motion) 또는 흐름과 같은 심방 압력 및 / 또는 그것의 유도체의 감지로부터 계산 될 수 있다. 이러한 감지는 폐쇄 루프에서 및 / 또는 때로는 (예를 들어, 이식 및 / 또는 검진시) 피드백으로서 사용될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축을 방지하도록 구성 될 수 있다. 심방 수축은 예를 들어 일시적으로 심방 경련 또는 심방 조동을 유발함으로써 예방할 수 있습니다. 하나의 예는 미리 정의 된 시간의 짧은 기간 동안 빠른 자극 펄스의 버스트(burst)를 심방에 전달하는 것이다.
또 다른 양상에서, 일 실시 예는 혈압을 감소시키는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함 할 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 환자의 심장에 자극 펄스의 자극 패턴을 실행하도록 구성 될 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 환자의 AV 밸브 상태에 관한 입력을 수신하도록 구성 될 수 있다. 이 입력은 이식 또는 외부 음향 센서 또는 혈류 센서 및 / 또는 사용자 인터페이스를 통한 유선 또는 무선 통신에 의해 제공 될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제어기는 상기 밸브 상태에 기초하여 상기 적어도 하나의 자극 패턴을 조정하도록 구성 될 수 있다.
환자의 AV 밸브 상태에 관한 입력은 AV 밸브의 폐쇄 타이밍을 나타낼 수 있다. 환자의 AV 밸브 상태에 관한 입력은 심장 음향 센서에 기초하여 제공 될 수 있다. 환자의 AV 밸브 상태에 관한 입력은 혈류량 센서에 기초하여 제공 될 수 있다. 혈류량 센서는 이식 된 센서를 포함 할 수 있다. 상기 혈류량 센서는 상기 AV 밸브를 통한 혈류를 감지하기위한 초음파 센서를 포함 할 수 있다. 혈류량 센서 및 제어기는 적어도 부분적으로 폐쇄 루프로서 작동하도록 구성 될 수 있다. 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 상기 적어도 하나의 자극 패턴을 조정하는 단계는 적어도 하나의 자극 펄스의 AV 지연을 조정하는 단계를 포함 할 수 있다.
또 다른 양태에서, 일 실시 예는 전처리 된 심실 충전 용적을 갖는 환자의 심실 충전 용적을 감소시키기위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함 할 수 있다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함 할 수 있다. 자극 펄스 중 적어도 하나는 제 1 자극 설정을 가질 수 있고 자극 펄스 중 적어도 하나는 제 1 자극 설정과 다른 제 2 자극 설정을 가질 수 있다. 제 1 자극 설정 및 제 2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 킥을 감소 시키거나 방지하여, 전처리 심실 충전량으로부터 심실 충전량을 감소 시키도록 구성 될 수 있다.
제 1 자극 설정 및 제 2 자극 설정은 심방 발작을 감소 시키거나 방지하도록 구성 될 수 있다. 제 1 자극 설정은 제 2 자극 설정의 AV 지연과 상이한 AV 지연을 가질 수 있다. 하나 이상의 자극 패턴 중 적어도 하나는 1 시간주기에서 적어도 2 회 반복 될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제어기는 10 분 이상 지속되는 시간 간격 동안 상기 하나 이상의 자극 패턴을 연속적으로 실행하도록 구성 될 수 있다. 제 1 자극 설정은 시간 간격의 적어도 50 % 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성 될 수 있다. 제 2 자극 설정은 제 1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다. 제 2 자극 설정은 제 1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 갖는다. 하나 이상의 연속적인 자극 패턴은 시간 간격의 적어도 약 85 % 동안 제 1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 시간 간격은 최소 30 분이 소요될 수 있다. 시간 간격은 적어도 1 시간 이상이 될 수 있다. 시간 간격은 적어도 24 시간이 될 수 있다. 하나 이상의 연속적인 자극 패턴은 제 1 자극 설정 및 제 2 자극 설정과 상이한 제 3 자극 설정을 가지며 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작을 감소 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있다.
하나 이상의 연속적인 자극 패턴은 제 1 자극 설정 및 제 2 자극 설정과 상이한 제 3 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있고, 제 3 자극 설정은 시간 간격의 약 50 % 미만 동안 하나 이상의 심실에서의 심방 발작을 감소 시키거나 방지하지 않도록 구성된다. 하나 이상의 연속적인 자극 패턴은 시간 간격의 약 20 % 이하 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작을 감소 또는 방지하지 않도록 구성된 제 3 자극을 포함 할 수 있다.
하나 이상의 자극 패턴은 제 1 자극 설정을 갖는 10-60개의 자극 펄스의 시퀀스를 포함 할 수 있다. 제 1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작 및 10 내지 60 회의 자극 펄스 내에 삽입 된 1 내지 10 회의 심장 박동의 시퀀스를 감소 또는 방지하도록 구성 될 수 있다. 1 내지 10 회의 박동의 시퀀스는 첫 번째 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다. 1 내지 10 회의 심장 박동의 시퀀스는 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작을 감소 또는 방지하도록 구성된 제 1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 1 내지 10 회의 심장 박동의 시퀀스는 제 2 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 1 내지 10 회의 심장 박동들의 시퀀스는 자연적 AV 지연을 포함 할 수 있다. 1 내지 10 회의 심박의 시퀀스의 적어도 하나의 심장 박동는 자극없이 발생할 수 있다.
제 1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 발작을 감소 시키도록 구성 될 수 있고, 제 2 자극 설정은 자극 펄스들 사이에서 발생하는 혈압 값의 증가가 심방 킥의 감소에 대한 압박 반응 또는 적응을 감소 시키도록 구성 될 수 있어, 자극 펄스는 소정의 값으로 제한된다. 제 2 자극 설정은 1회 내지 제5회 심박동 동안 혈압을 증가시키도록 구성될 수 있다. 자극 패턴은 제 1 자극 설정을 갖는 다수의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 자극 패턴은 제 2 자극 설정을 갖는 다수의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 다중 자극 펄스의 약 1 %와 자극 패턴의 다중 자극 펄스 중 40 % 사이에서 제 2 자극 설정을 가질 수 있다.
자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 대한 응답하는 시간 상수의 비율에 상응하는 제 2 자극 설정을 갖는 자극 펄스에 대한 제 1 자극 설정을 갖는 자극 펄스의 비율을 포함 할 수 있다. 제 1 자극 설정은 제 1 AV 지연을 포함 할 수 있고 제 2 자극 설정은 제 2 AV 지연을 포함 할 수 있다. 제 1 AV 지연은 제 2 AV 지연보다 짧을 수 있다. 자극 패턴은 제 1 자극 설정을 갖는 다수의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 자극 패턴은 제 2 자극 설정을 갖는 다수의 자극 펄스를 포함 할 수 있다. 다중 자극 펄스의 약 1 %와 자극 패턴의 다중 자극 펄스 중 40 % 사이에서 제 2 자극 설정을 가질 수 있다.
자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 대한 반응의 시간 상수의 비율에 상응하는 제 2 자극 설정을 갖는 자극 펄스에 대한 제 1 자극 설정을 갖는 자극 펄스의 비율을 포함 할 수 있다. 자극 패턴은 제 2 자극 설정을 갖는 자극 펄스를 약 2 내지 약 5로 제 1 자극 설정을 갖는 약 8 내지 약 13 자극 펄스의 비율을 포함 할 수 있다. n제 1 자극 설정 및 제 2 자극 설정 중 하나는 환자의 신체로부터 호르몬 반응을 일으키도록 구성 될 수 있다.
또 다른 양태에서, 일 실시 예는 전처리 심실 충전 용적을 갖는 환자의 심실 충전 용적을 감소시키기위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함 할 수 있다. 상기 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함 할 수 있다. 자극 펄스 중 적어도 하나는 심실 흥분이 심방 흥분의 발병 후 약 0 ms와 약 70 ms 사이에서 개시되도록하여 심전도 충전량을 전처리 심실 충전량으로부터 감소 시키도록 구성된 설정을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 하나 이상의 심방에서 심방 흥분의 발병 후 약 0 ms와 약 70 ms 사이에서 하나 이상의 흥분성 펄스가 심실에 전달되는 동작 모드에서 동작하도록 구성 될 수 있다. 하나 이상의 흥분성 펄스가 심방으로 전달 된 후 약 0 ms 및 약 70 ms가 된다.
일부 실시 예에서,
감지된 심방 흥분의 타이밍은 흥분의 실제 시작과 흥분의 시작의 감지 사이의 지연을 고려함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 감지 지연은 20-40 ms로 추정된다면, 자극 펄스는 심방의 흥분 시작의 0-70 ms 후에 전달되도록 하고, 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트의 40 ms 전과 다음 예측되는 감지 이벤트의 30 ms 후 또는 다음 감지 이벤트 30 ms 후까지 펄스를 전달하도록 설정될 수 있다. 이와 같이, 자극 펄스가 심방 흥분이 시작되기 0-50 ms 전에 심실에 전달되도록 하는 경우, 감지 지연은 20-40 ms로 가정하면, 이 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트 40ms 이전과 다음 예측 감지 이벤트 90 ms 이전 사이에 펄스를 전달하도록 설정할 수 있다. 감지 지연은 흥분 시작의 위치와 감지 전극 사이의 거리, 전기적 신호의 레벨 감지 회로의 특성 및 감지 이벤트의 임계값 설정 중 어느 하나 이상에 의해 기인할 수 있다. 이 지연은 예를 들어, 흥분의 시작 위치에서 전극 위치까지 신호가 전파되는 기간, 감지 회로의 주파수 응답과 관련된 기간 및/또는 감지 회로에 의해 신호 전파 에너지가 검출가능한 레벨에 도착하기 위해 요구되는 기간을 포함할 수 있다. 이 지연은 중요한 의미가 있고 예를 들면 약 5 ms 내지 100 ms 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
지연을 추정하기 위한 하나의 접근법은 심방과 심실의 양쪽이 감지되어 측정되는 AV 지연과 심방이 페이싱되어 심실이 감지되는 AV 지연 사이의 시간차를 이용하는 것이다. 다른 접근법은 설정 임계값, 신호 강도 및 주파수 성분에 기초하여 증폭기의 응답 시간의 계산법을 사용할 수 있다. 다른 접근법은 혈압에 대한 효과가 원하는 AV 지연에 의해 심방과 심실 양쪽을 페이싱함으로써 얻어지는 효과와 동일해질 때까지, 감지에 사용되는 지연을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 전처리 심실 충전 용적을 갖는 환자의 심실 충전 용적을 감소시키기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 자극 펄스를 적어도 하나의 심실에 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함 할 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 10 분 이상 지속되는 시간 간격 동안 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성 될 수 있다. 자극 펄스 중 적어도 하나는 시간 간격의 적어도 5 분 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작을 감소 시키거나 방지하도록 구성된 제 1 자극 설정을 가질 수 있고, 자극 펄스 중 적어도 하나는 제 1 자극 설정을 사용함으로써 전처리 심실 충전량으로부터 심실 충전량을 감소시킨다.
또 다른 양태에서, 전처리 심실 충전 용적을 갖는 환자의 심실 충전을 감소시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴을 10 분 이상 지속되는 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에 전달하는 단계를 포함 할 수 있다.
상기 시간 간격의 적어도 5 분 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 발작을 감소 또는 방지하도록 구성된 제 1 자극 설정 및 자극 펄스 중 적어도 하나는 제1 설정과 상이한 제2 설정을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 이점은 다음의 도면 및 상세한 설명을 검토하면 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가 시스템, 방법, 특징 및 이점은 설명 및 요약서 내에 포함되고, 본 발명의 범주 내에 있고, 다음의 청구 범위에 의해 보호되도록 의도된다.
본 발명은 이하의 도면과 상세한 설명을 참조하여 더 상세한 이해를 얻을 수 있다. 도면의 구성요소는 반드시 동일한 비율일 필요는 없고, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 강조되거나 대체될 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 참조 부호는 다른 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대하여 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 점선 사각형 A로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 3a 는 도 2의 a 시점과 a' 시점 사이의 부분을 확대한 도면이다.
도 3b는 도 1의 점선 사각형 A로 표시된 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 1의 점선 사각형 B로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 5a 는 도 1의 점선 사각형 C로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 5b는 도 5a의 c 시점과 c' 시점 사이의 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이다.
도 7은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이다.
도 8은 설정 및/또는 자극 패턴을 선택하기 위한 예시적인 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 혈압을 저하시키기 위한 예시적인 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 10a는 건강한 심장의 심전도, 대동맥 압력과 좌심실 압력을 포함하는 시간 플롯을 도시한다.
도 10b는 건강한 심장의 심전도, 대동맥 압력과 좌심실 압력을 포함하는 시간 플롯을 도시한다.
도 11a는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 및 심전도의 시간 플롯을 도시한다.
도 10b는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 및 심전도의 시간 플롯을 도시한다.
도 12는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 좌심실 압력과 동시에 그래프 대동맥 압력 및 심전도를 도시한다.
도 13은 혈압을 저하시키기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 도 13과 도 23의 방법과 같이 본 명세서에 개시된 하나 이상의 방법을 수행하는 혈압을 저하시키기 위한 예시적인 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 판막을 도시하는 개략도이다.
도 16은 자극 신호를 받아들이는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대하여 도시하는 도면이다.
도 17은 시간에 대한 플롯된 심실 용적, 심실 압력, 심방 압력 및 ECG를 도시하고, 단일 심장 주기에서의 등용성 단계 및 급속 배출 단계를 강조한 그래프이다.
도 18은 일 실시예에 따라 심방 압력의 현저한 증가를 보여주고, 2 ms 의 AV 지연으로 심방 및 심실을 페이싱하기 위해, 자극이 동박절(sinus rhythm)로부터 변화되는 시간에 대하여 추적되는 심전도(ECG;electrocardiogram), 우심실압(RV 혈압), 우심방압(RA 혈압), 대동맥 혈압(Ao 혈압) 및 좌심실 압력(LV 압력)을 보여주는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따라 심방 압력에 현저한 증가 없이, 40 ms 의 AV 지연으로 심방 및 심실을 페이싱하기 위해, 자극이 동박절(sinus rhythm)로부터 변화되는 시간에 대하여 추적되는 심전도(ECG;electrocardiogram), 우심실압(RV 혈압), 우심방압(RA 혈압), 대동맥 혈압(Ao 혈압) 및 좌심실 압력(LV 압력)을 보여주는 도면이다.
도 20 a 내지 도 20 c는 그들 사이의 상이한 시간 간격이 발생하는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력 사이의 오버랩 정도를 나타내는, 시간에 대한 심방 압력 그래프이고, 도 20a는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력 사이에 오버랩이 없는 예시를 나타내고, 도 20b는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 한 세트 사이에 30 ms의 지연으로 결합되는 예시를 나타내고, 도 20c는 0, 10, 20, 30, 40, 50 및 60 ms 지연에 의한 서로 상이한 정도의 오버랩을 비교하여 나타낸다.
도 21은 24 시간 동안 환자의 평균 혈압을 플로팅한 그래프이다.
도 22는 처치하지 않을 때와 일 실시예에 따라 처치할 때, 24시간 동안의 환자의 평균 혈압을 프로팅한 그래프이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 심방 압력 및 심방 확장을 제어하기 위한 예시적인 방법을 보여주는 흐름도이다.
인간의 심장은 2개의 심방과 2개의 심실을 구비하고 있다. 통상의 심장 박동 주기에서, 심장 수축은 심방 수축으로 시작되어 심실 수축이 이어진다.
심장 수축의 기계적인 과정은 심장에서의 전기 전도에 의해 제어된다. 각각의 심장박동 주기 동안에 탈분극파는 동방결절에 있는 세포에 의해 유발된다. 탈분극은 심방에서 방실(AV) 결절로 그 다음 심실로 전파된다. 건강한 심장에서는, 방실 지연(AV 지연), 즉 심방 흥분(atrial excitation)의 시작과 심실 흥분(ventricle excitation)의 시작 사이의 지연 시간은 일반적으로 120 밀리세컨드(ms)와 200 밀리세컨드(ms) 사이이다. 심방 수축과 심실 수축의 상대적 타이밍은 특히 각 챔버의 흥분의 상대적 타이밍에 의해 그리고, 전기적 활성화의 결과로서의 기계적 수축을 발생시키기 위해 각 챔버가 필요로 하는 시간에 의해 영향을 받는다(이것은 크기, 전파 속도, 근육 세포의 특성의 차이 등에 좌우된다).
수축이 일어나기 전에, 심장 근육은 이완되고 혈액은 심방과 심실 사이의 판막을 통해서 심방에서 심실로 자유롭게 흐른다. 이 기간은 급속 충전 단계(The rapid filling phase)와 완속 충전 단계(slow filling phase)로 나눌 수 있다. 급속 충전 단계는 정맥계와 심방으로부터의 혈액이 심실에 빠르게 충전되는 동안으로서, 심실의 이완 직후에 시작된다. 급속 충전 단계가 약 110 ms 초 지속된 후, 완속 충전 단계가 이어지며, 완속 충전 단계는 심방 수축이 시작될 때까지 지속된다. 완속 충전 단계의 지속 시간은 심박수에 따라 달라진다. 그 이후 심방 수축에 따라, 심방의 압력이 증가하여 혈액이 더 빠르게 심실로 흐르게 된다. 이 심실 충만에 대한 심방 수축의 기여는 "심방 킥(atrial kick)"으로 알려져 있다. 심방 킥은 일반적으로 심실 충만의 약 10% ~ 30%를 담당하고 있다.
도 17은 단일 심장 주기 동안 시간 경과에 따른 심실 용적, 심실 압력, 심방 압력 및 심장 전기적 활동(cardiac electrical activity)의 변화를 도시한다. 여기에 사용된 바와 같이, 심장 주기는 2번의 심실의 이완 사이의 기간이고, 이 사이에서 심실이 수축은 1회만 발생한다. 심장 주기의 지속 기간은 심박수가 감소할 때 증가하고, 심박수가 증가할 때 감소하는 것과 같이 심장 주기의 지속 기간은 심박수에 반비례한다. 전형적인 인간의 분당 75 박동에서, 단일 심장 주기는 약 0.8초 동안 지속된다.
도 17을 참조하면, P 파가 ECG에서 관찰되는 경우, 심장 주기는 심방 흥분의 개시에서 시작된다고 말할 수 있다. 이어서, 약 50-70 ms 후에 심방이 약 70-110 ms의 기간 동안 수축을 시작한다. 심방이 수축할 때, 심방 내부에 압력이 형성되고 심방이 이완되기 시작하고 압력이 감소한 이 후 압력은 최대값에 도달한다. 최대값은 도 17에서 1701 지점으로 표시된다. 한편, 전기적 자극이 심실에 전파되고, 심실 흥분의 개시가 약 120-200 ms 이후의 AV 지연으로 발생한다(AV지연은 건강하지 못한 사람에서는 약 250 ms일 경우도 있다). 이러한 심실의 흥분은 QRS 파로서 ECG 에서 분명하게 나타난다. 심실 수축 때문에, 심실 내 압력이 형성되고 각각의 심방과 개별적인 심실 사이의 판막(AV 판막)이 수동적으로 폐쇄되고, 이로써, 심방으로부터 심실로 혈액이 흐르는 것을 방지하고, 역류를 방지할 수 있다.
도 17에서 등용성 단계의 경계를 표시하는 수직선 1703과 1704 사이의 심실 압력 라인과 심실 체적 라인에 의해 도시된 바와 같이, 약 50 ms 지속되는 등용성 수축 또는 등용성 단계로 알려진, 다음 심실 수축 기간 동안, 모든 심실 판막은 폐쇄되고 심실 내의 압력이 용적의 현저한 변화없이 급속히 상승한다.
도 17의 라인 1704에 의해 표시되는 시간에서, 심실 압력이 더 증가할 때, 심실과 동맥 사이의 판막이 열리고, 혈액이 심실에서 배출되고 심장으로부터 빠져나간다. 심실 수축의 이러한 단계는 급속 배출 단계와 완속 배출 단계로 구분된다. 급속 배출 단계는 약 90-110 ms 지속되고, 박출량의 약 2/3동안 배출된다. 급속 배출 단계는 도 17의 라인 1704와 1705 사이의 기간에 해당된다.
등용성 단계 동안과 급속 배출 단계가 시작하는 동안, 심실의 수축은 심방 압력의 수동적인 증가를 야기한다. 이러한 심방 압력의 증가는 관련된 심방에서 심실 수축의 기계적 기능에 기인하는 것으로 간주된다. 예를 들어, 이러한 심방 압력 증가는 더 큰 심실과 단단히 연결되어 있는 것에 기인한 것일 수 있다; 큰 심실 근육이 수축하면 부착되어 있는 심방에 영향을 준다. 또한, 심방 압력의 증가는 심실의 압력 증가에 기인할 수 있는 심방쪽으로의 판막 팽출(bulging)로부터 생길 수 있다. 심방과 혈관계 사이에는 판막이 없기 때문에 심방의 수동적인 충만은 (1701 과 1702 지점 사이를 포함하는) 심장 주기 전체에서 계속된다. 심실 수축의 기계적인 영향에 기인한 압력의 증가와 함께 이러한 끊임없는 수동적인 충만은 심방 압력을 증가시키는데 기여할 수 있다. 이로써, 수동적인 심방 압력의 증가는 등용성 단계의 후반기(즉 등용성 단계의 시작으로부터 약 25-35 ms)와 급속 배출 단계(예를 들어 급속 배출 단계의 처음 약 10 ms 이내) 사이의 임의의 시간에서, 도 17에서 1702 지점으로 나타낸 바와 같이, 피크가 된다. 수동적인 심방 압력은, 도 17에서 1702 지점에서의 심방 압력이 더 높고 상대적으로 1701 지점에서의 심방 압력이 더 낮게 도시된 바와 같이, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력 보다 더 높게 형성될 수 있다.
급속 배출 단계는 약 130-140 ms 지속되는 감소 배출 단계로 이어진다. 결국, 모든 판막은 다시 폐쇄되고 심실은 심실의 압력이 떨어지는 동안 등용성 이완기에서 약 60-80 ms 동안 이완된다. 이 때, 심실과 심방 사이의 판막은 다시 열려 혈액을 심실 내로 자유롭게 흐르게 하여, 새로운 심장 주기가 시작될 수 있다.
심방 압력 및 심방 확장 제어
본 발명의 개시에 있어서, 심장 자극은 심방 압력 및 신장을 증가시킬 수 있고, 그럼으로써 혈압(BP)을 감소시킨다. 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동적으로 형성된 혈압의 조합이고, 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 자극없는 심방의 심방 압력보다 더 높도록, 심장 자극은 심방의 심방 수축으로부터 기인한 심방 압력과 심방의 수동적인 압력이 형성될 때 시간적으로 오버랩되도록 심장을 자극함으로써 심방 압력의 증가를 달성할 수 있다. 일부 실시예에서 심방 압력의 최대의 수동적인 증가와 오버랩되는 기간에서 최대 심방 수축이 야기될 수 있는 심방 최대 압력에 도달할 수 있다. 예를 들어, 심방 자극은 등용성 단개의 시작 약 25-35 후와 등용성 단계의 종료 약 10 ms 후 사이의 시간 동안의 심방 수축에 기인한 심방 압력의 최대값에 도달하도록 할 수 있다. (심방 압력의 수동적인 증가와 동반된 심방 수축에 기인한 심방 압력 시간과 오버랩됨으로써) 심방 압력이 증가하면 심방 확장(atrial stretch)을 증가시키며, 이는 호르몬 및/또는 신경 경로(neuronal pathways)를 통해 혈압에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 심방 확장의 증가는 결과적으로 혈압을 내릴 수 있는, 심방성 나트륨이뇨 호르몬(atrial natriuretic hormone) 또는 심방성 나트륨이뇨 펩타이드(atrial natriuretic peptide)의 분비를 유발할 수 있다.
일부 실시예에서, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력은 완전히 또는 적어도 부분적으로 최대 수동 증가와 일치하는 경우, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력은 심방 압력이 최대로 수동 증가하는 기간과 오버랩되는 기간 동안 발생되는 것으로 간주된다. 예를 들어, 최대 심방 수축이 전이나 심방 압력의 예상 최대 수동 증가 약 20 ms 전후 내에 발생할 것으로 예상되는 경우, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력이 심방 압력의 최대 수동 증가 기간과 오버랩되는 기간 동안 발생되는 것으로 간주된다. 일부 실시예에서, 심방 최대 압력은 휴식시 심방의 압력 값을 적어도 약 25 % 초과하는 압력 값을 갖는, 수축 또는 수동 압력 증가의 가장 높은 부분을 의미한다. 대안적으로, 단지 하나의 피크 혈압이 심방 수축 및 수동 압력 증가로부터 관찰되거나 또는 2개의 피크 혈압이 관찰되면, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력은 심방 압력의 최대 수동 증가와 오버랩되는 기간동안 발생되는 것으로 간주되고, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력 및 심방 압력의 최대 수동 증가는 약 30 ms 간격일 뿐이다. 대안적으로, 상기 오버랩되는 기간은 측정 값을 분석함으로써 수학적으로 및/또는 시간 경과에 따른 심방 압력 또는 시간 경과에 따른 심 압력 변화를 플로팅(plotting) 함으로써 시각적으로 검출할 수 있다.
BP 또는 BP의 변화는 수축기 BP(SysBP), 확장기 BP, 평균 동맥 BP 및/또는 다른 관련된 BP 파라미터로서 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 심박조율기, 또는 펄스 발생기를 가지는 다른 종류 장치 등의 전기 자극기를 사용해 환자의 심장을 자극해, 혈압을 저하시킬 수 있다. 전기 자극기에 전기적으로 유선 또는 무선으로 연결된 전극들은 심장 챔버에 인접하게 배치될 수 있다. 전기 자극기는 전극을 통하여 심장 챔버에 펄스를 전달하도록 작동될 수 있다.
일 실시예에서, 심방이 심방 압력의 (바람직하게는 최대) 수동 압력 증가 기간과 오버랩되는 기간 동안 발생되는 심방 수축에 기인한 증가되는 (바람직하게는 최대) 심방 압력값에 도달하도록 심장을 자극하는 것은 결국 혈압을 저하시킬 수 있다. 간단하게는 하기의 설명에 있어서, 이러한 자극은 "AC (Atrial Contraction) 자극"이라고 지칭될 수 있다. AC 자극은, 심방 수축에 기인한 심장 최대 압력에 도달하도록 AC 자극은 등용성 단계의 후반기와 급속 배출 단계의 처음 약 10 ms 이내 사이의 기간 동안에 심장의 적어도 하나의 챔버에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 자극 펄스는 "AC 자극 펄스" 또는 "AC 펄스"라고 명세서에서 지칭될 것이다.
명세서에 사용된 바와 같은, "자극 펄스"란 (단일 심장 박동이란 심실의 2번의 이완 사이의 기간이고 상기 기간 사이에 심실의 단일 수축은 한번 발생되는 것으로 정의되는 경우) 단일 심장 박동의 기간 내에 상기 심장의 하나 이상의 챔버에 전달되는 하나 이상의 전기적인 펄스(또는 자극 펄스)의 시퀀스를 구비할 수 있다. 대안적으로, 흥분성 전기 펄스(또는 자극 펄스)는 페이싱 펄스(pacing pulses)로 불린다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 자극 펄스는 심실의 하나 이사의 장소에 전달되는 하나 이상의 전기적 펄스 및/또는 심방의 하나 이상의 장소로 전달되는 하나 이상의 전기적 펄스를 포함할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 자극 펄스는 심방에 전달되는 제1 전기적 펄스와 대응하는 심실에 전달되는 제2 전기적 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 자극 펄스는 심방에 전달되는 제1 전기적 펄스와, 대응하는 심실에 전달되는 제2 전기적 펄스와, 상기 제1 펄스와 연관된 불응기(refractory period)가 종료된 후 심방에 전달되는 제3 전기 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 자극 펄스는 심장의 하나 이상의 챔버의 복수개의 장소에 전달되는 단일 펄스를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 심방의 수동적인 압력을 조성하는 시간과 오버랩되도록 심장 주기에 대한 그러한 타이밍에 AC 펄스가 전달될 수 있고, 이 자극에 기인한 심방의 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동적으로 조성된 압력의 조합이고, 자극이 없는 심방의 심방 압력보다 더 높다. 바람직하게는, 심방의 최대 수동 압력 증가와 오버랩되는 시간에서 심방이 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력에 도달하도록 AC 펄스는 심장 주기와 관련된 이러한 타이밍에 전달될 수 있다. 대안적으로, AC 펄스의 이 전달 타이밍은 심장 주기에 관한 이벤트와 같은 하나 이상의 감지 이벤트에 따라 설정된다.
예를 들어, 심방 및/또는 심실의 흥분(excitation)은 감지될 수 있고, 그에 따라 AC 펄스는 심방 및/또는 심실에 전달될 수 있다. 예를 들어, 페이싱 펄스는 심실의 감지 또는 페이싱으로부터 약 -20 내지 30 ms 이내 또는 심방의 불응기의 종료로부터 적어도 약 20 ms 가 되도록 기대되는 그러한 타이밍에서 심방에 전달될 수 있다. 선택적으로, 심박수 및 심실 흥분 또는 수축은 감지될 수 있고, 다음 심실 수축 또는 흥분은 측정될 수 있으며, 미래의 심장박동에서의 심방 수축에 기인한 심방 압력은 심방의 수동적인 압력 증가와 오버랩되도록 AC 펄스가 전달될 수 있다. 선택적으로, 미래의 심박동에서 심방 수축이 심방의 수동적인 최대 압력 증가와 오버랩되는 시간에서 심방 수축을 초래하는 최대 심방 압력에 도달하도록 AC 펄스를 전달할 수 있다. 예를 들어, AC 펄스는 예측되는 심실 흥분 약 30 내지 0 ms 전 또는 예측되는 심실 흥분의 시작 약 50-120 ms 에 심방에 전달되는 자극을 포함할 수도 있다.
일부 실시예에서, 자극은 감지되거나 페이싱되는 제1 심방 흥분, 대응하는 심실에 전달되는 전기적 펄스, 그리고 다른 전기적 펄스를 포함할 수 있고, 다른 전기적 펄스는 제1 흥분과 연관된 불응기에 여기된 이후 심방에 전달된다. 예를 들어, 제1 심방 흥분(예를 들어 제1 흥분 펄스의 심방에 전달)와 심방에 다른 흥분성 펄스가 전달되는 기간은 약 150 ms 내지 250 ms 사이일 수 있다.
일부 실시예에서, AC 펄스는 심방에 전달되는 제1 전기적 펄스 및 대응하는 심실에 전달되는 제2 전기적 펄스를 포함한다. 제1 전기적 펄스와 제2 전기적 펄스의 상대적 타이밍은, 심박동에서 등용성 단계의 후반기와 심장의 급속 배출 단계의 초기 사이의 기간 내의 시간에서, 심방이 수축하게 하도록 제어된다. 흥분성 펄스의 전달과 수축의 개시 사이의 시간이 심방에서 보다 심실에서 더 길기 때문에, 제1 펄스와 제2 펄스 사이의 지연은 음의 값 예컨대 약 -20 와 0 ms 사이가 될 수 있다.
이 정확한 타이밍은 서로 다른 환자 사이에서 그리고 서로 다른 조건(예를 들어, 챔버에 하나 이상의 전극의 서로 다른 위치) 사이에서 변할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, AC 펄스의 설정은 예를 들어, 장치의 삽입시 및/또는 주기적으로 예컨대 주기 확인시 또는 (예를 들어, 하나 이상의 연관된 센서로부터의 피드백에 기초하여) 사용시 조정될 수 있다.
예를 들어, 심방의 수동 형성 압력 시간에 오버랩되는 심방의 심방 수축에 기인한 원하는 심방 압력이 감지될 때까지, 서로 상이한 설정을 갖는 AC 펄스는 환자에 전달될 수 있고, 심방 압력은 감지될 수 있다. 일부 실시예에서, 원하는 심방 압력이 자극 없이 도달하는 심방에 도달하는 심방 압력을 초과하는 임의의 압력을 수 있다. 선택적으로, 원하는 심방 압력은 서로 상이한 설정을 갖는 복수의 AC 펄스에 기인한 복수의 심방 압력 사이에서 최고로서 선택될 수 있다. 예를 들어, AC 펄스는 감지 또는 페이싱되는 심방 수축과 페이싱 또는 감지되는 심실 수축 사이의 상이한 AV 지연을 가짐으로써 상이할 수 있다. 결과적으로 하나 이상의 AV 펄스 설정은 주어진 환자에 대하여 임의의 기간 동안 사용을 위해 선택될 수 있다.
예를 들어, 서로 상이한 설정을 갖는 복수의 AC 펄스는 환자에게 전달될 수 있고, 바람직한 오버랩의 정도가 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력의 최고와 심방의 수동적인 형성 압력 사이에서 관찰될 때까지 심방 압력이 감지될 수 있다. 예를 들어, AC 펄스는 감지 또는 페이싱되는 심방 수축과 페이싱 또는 감지되는 심실 수축 사이에서 상이한 AV 지연을 가짐으로써 상이해진다. 결과적으로, 하나 이상의 AV 펄스 설정은 주어진 환자에 대한 임의의 주기 동안 사용을 위해 선택될 수 있다.
선택적으로, AC 펄스는 패턴 내의 상이한 펄스들의 설정을 상이하게 하는 페이싱 패턴의 일부로서 전달될 수 있고, 심방 킥을 감소 또는 방지하기 위해 구성된 펄스의 선택과 관련된 하나 이상의 파라미터와 전술한 압력 오버랩에 기초하여, 하나 이상의 패턴은 반복적 사용을 위해 선택될 수 있다.
자극 설정이란 단일 심장 주기 내에서 전달되는 하나 이상의 자극 펄스의 하나 이상의 파라미터를 의미하고 있다. 예를 들어, 이들의 파라미터는 전력(power), 단일 자극 펄스(예를 들면 AV지연 또는 2개의 심방 펄스 사이의 지연)에 포함되는 전기적 펄스 사이의 시간 간격, 심장의 자연스러운 리듬에 대한 전달 기간, 자극 펄스 또는 그 일부의 길이 및 2개 이상의 챔버 사이 및/또는 단일 챔버 내의 전달 장소 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. AC 자극 설정 또는 "AC 설정" 은 하나 이상의 AC 설정을 포함하여도 좋다.
일부 실시예에서, 감지는 하나 이상의 심방 흥분 및/또는 심실 흥분과 같은 심장의 하나 이상의 전기적인 활성을 감지하는 것을 포함하여도 좋다. 일부 실시예에서, 김지는 심장의 활동성을 감지하기 위해 심장 주기의 소리를 이용하는 것을 포함한다. 예를 들어, AV 판막의 닫힘은 심박동의 첫 소리를 가져온다. 또한 이 폐쇄는 등용성 단계의 시작을 의미한다. 선택적으로 AV 판막의 폐쇄 타이밍과 심박수, 펄스 설정에 기초하여 장래의 AC 펄스가 선택될 수 있다. 예를 들어, 자극 펄스는 AV 판막의 다음 예상 폐쇄 전 약 80-10 ms에 심방에 제공될 수 있다.
선택적으로, 심장 챔버(예컨대 심방)의 불응기는 종래 기술로서 측정될 수 있다. AC 펄스는 심방 수축을 이끌어 내는 자극 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 펄스는 불응기의 종단 이후에 전달되도록 타이밍이 조절될 수 있고, 또는 상대적인 불응기 동안 전달되는 경우, 상대적으로 이른 시점에도 불구하고 수축을 이끌어 내도록 하기 위해 이러한 전기적인 특성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 심박수는 예를 들어, 전기적인 활성, 사운드, 압력 및/또는 다른 수단에 기초하여 공지된 바와 같이 감지된다.
일 실시예에서, 하나 이상의 AC 펄스는 펄스 시퀀스의 일부 또는 페이싱 패턴, 복수개를 포함하는 심박동으로서 제공될 수 있다. 페이싱 패턴은 상이한 설정을 갖는 복수의 페이싱 펄스를 포함할 수 있다. 선택적으로 모든 펄스는 다른 것과는 상이한 펄스 설정을 가질 수 있는 AC 펄스일 수 있다. 선택적으로, 주어진 패턴에서 오직 일부의 펄스 만이, 등용성 단계의 후반부와 급속 배출 단계의 초기 사이의 기간 동안, 심방이 심방 수축에 기인한 증가된 또는 최대 심방 압력에 도달하도록 구성된다.
하나 이상의 펄스를 설정 (예를 들어, 이벤트 사이의 타이밍은 감지 및 / 또는 전달되는)은 특정 환자 및/또는 환자의 심장 기능의 변화에 최적화 및/또는 적합하게 조절 될 수 있음을 유의한다.
예를 들어, 환자의 심박수는 활동 및 하루 중의 임의의 시간을 포함하여 많은 이유로 변화될 수 있다. 심박수의 변화는 심장 이벤트의 타이밍에 대해 상대적으로 변경될 수 있다. 따라서, 다음 파라미터 중 하나 이상은 감지될 수 있고, 펄스 설정을 최적화하기 위해 및/또는 조절하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 동맥압 및/또는 하나의 개구부 또는 양쪽 심장 판막과 연관된 사운드는 등용성 단계의 시작 및/또는 종료 및/또는 급속 배출 단계의 시작의 타이밍을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 타이밍은, 원하는 수축 시점이 보다 정확 및/또는 보다 반복적으로 달성 될 수 있도록, 펄스가 전달되고 및/또는 심장 이벤트가 감지되는 시간과 비교될 수 있다.
다른 예에서, (수축 또는 수동 형성 압력에 기인한) 피크 압력이 심방에서 감지되는 경우에, 하나는 흥분 자극의 전달 또는 감지에서 타이밍을 측정 할 수 있다.
다른 하나의 옵션은 하나 이상의 심박수, 환자의 활동성, 자세 및/또는 호흡수중 하나 이상에 따라 AC 펄스 설정을 조정하도록 하는 것이다.
사실상, 상기의 조합은 조절 및/또는 최적화를 위해 허용될 수 있다. 예를 들어, 하나는 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방 흥분 사이의 타이밍, 심실 흥분, 심방 수동적인 최대 압력 및 등용성 단계 및/또는 급속 배출 단계의 타이밍 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 선택적으로, 자극 펄스의 전달에 기인한 심방 압력을 측정할 수 있고, 조절은 측정된 결과 압력에 따라 자극 설정을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 상이한 컨디션에서의 환자의 심박수와 연관될 수 있다. 환자로부터 취득한 특정 측정값을 사용하는 것은 펄스 설정이 조정 또는 최적화되도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 최적화 및/또는 조정은 예를 들어, 센서가 삽입(implanting) 자극 장치와 연관되는 몇몇 경우에서, 폐쇄된 루프와 같이 수행될 수 있다. 대안적으로, 최적화 및/또는 조정은 개방 루프로서 사용될 수 있다. 최적화 및/또는 조정은 (특히, 예를 들어, 센서가 심박수에 따라 삽입되는 경우) 계속 진행되는 과정일 수 있고 및/또는 최적화 및/또는 조정은 환자가 가끔 및/또는 필요시에 장치를 제공받는 경우 주입동안 수행될 수 있다. 최종적으로, 최적화 및/또는 조정은 자동으로 및/또는 의료인 수반으로 수행될 수 있다.
실시예는 심방 수축 및 심방 압력의 수동적인 증가로 인한 AC 자극 및 원하는 심방 압력의 오버랩을 달성하기 위해 서로 다른 페이싱 기술을 구현할 수 있다. 일부 실시예에서, 일부 실시예에서, AC 자극은 고유 심실 속도와 실질적으로 동일한 심방 속도로의 심방의 페이싱 또는 고유 심실 속도보다 큰 심방 속도로의 심방의 페이싱을 포함 할 수 있다. 덧붙여, 상이한 페이싱 기술은 심방의 단일 수축 또는 심방의 이중 수축 중 어느 하나로 원하는 AC 자극을 성취하도록 구현될 수 있다.
심방의 단일 수축을 위한, 원하는 AC 자극을 달성할 수 있는 페이싱 기술은 예를 들어 다음을 포함할 수 있다.
a. (선택적으로 예측되는 심방 활성화를 포함하는)심방을 감지하는 것과, 심실을 페이싱하는 것
b. 예측되는 심실의 시간을 감지하기 전에 심방의 페이싱이 수행되는 것이 요구될 수 있는, 심실을 감지하는 것과, 심방을 페이싱하는 것, 또는
c. 심방을 페이싱하는 것과 심실을 페이싱하는 것.
심방의 이중 수축에 대해, 원하는 AC 자극을 달성하는 페이싱 기술은 예를 들어 다음을 포함할 수 있다.
a. 먼저 심방 활성화를 감지하는 것, 심실을 감지하는 것, 그리고 두 번째 수축을 만들 수 있는 동일한 심장 주기 내에서 심방을 페이싱하는 것.
b. 심방을 감지하는 것, 심실을 페이싱하는 것, 그리고 두 번째 수축을 만들 수 있는 동일한 심장 주기에 내서 심방을 페이싱하는 것.
c. 심방을 페이싱하는 것, 심실을 감지하는 것, 그리고 다시 심방을 페이싱하는 것. 또는
d. 심방을 페이싱하는 것, 심실을 페이싱하는 것, 그리고 다시 심방을 페이싱하는 것.
다른 페이싱 기술은 원하는 AC 자극 및 심방 수축으로 인한 심방 압력과 심방 압력의 수동적인 증가의 오버랩(overlap)을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서 본 명세서에서 설명된 페이싱 기술과 관련된 특정 이점에도 불구하고, 본 발명의 일 실시예는 원하는 AC 자극과 오버랩을 제공하는 임의의 페이싱 기술에 널리 적합하게 고려되어야 한다.
도 18 내지 도 19는 마취된 건강한 개의 심장에 서로 다른 2개의 자극 패턴을 전달하고, 일정 시간 동안 추적한 심전도(ECG;electrocardiogram), 우심실압(RV 혈압), 우심방압(RA 혈압), 대동맥 혈압(Ao 혈압) 및 좌심실 압력(LV 압력)을 보여주는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 도 18은 심방 수축에 기인한 압력과 수동적인 혈압 증가에 기인한 심방 압력의 오버랩을 야기하는, 2ms 의 AV 지연에서의 심방과 심실의 페이싱을 위해 동성 리듬(sinus rhythm)으로부터의 자극의 변화를 도시한다. 예를 들어, 2ms 의 AV 지연에서의 페이싱은 측정가능한 심방 압력의 증가 및 이에 따른 심방 확장 뿐만 아니라, 심방 수축에 기인한 최대 압력과 수동적인 압력 증가에 기인한 심방 최대 압력의 오버랩을 야기했다. 비교의 목적으로, 도 19는 작은 수준의 오버랩을 보여주고, 심방 압력의 현저한 증가를 보이지 않는 40 ms AV 지연을 도시한다. 선택적으로, 비교적 더 높은 수준의 오버랩은 심방 압력 최대의 근사값의 함수로서 정의될 수 있다- 최대가 완전하게 오버랩되어 단일 최대 압력이 관찰될 때까지, 최대에 가까워지고, 더 많이 오버랩됨. 선택적으로, 오버랩의 정도는, 압력이 높을 수록 오버랩의 정도가 높아지는 특성을 갖는, 감지된 심방 최대 압력의 함수이다.
도 18 내지 도 19와 연관된 실험에 있어서, 건강한 개의 심장은 특정 AV 지연의 페이싱을 허용하는 알고리즘으로 구성된 심박조율기를 장착하고 있다. 심박조율기는, 우심방이(right atrial appendage)에 하나 그리고, 우심실아펙(right ventricular apex)에 하나, 두 개의 페이싱 전극을 통해 심장에 접속된다. 4개의 고체 상태 압력 센서가 우심방, 우심실, 좌심실과 대동맥에 삽입된다. 또한 단일 리드 ECG 는 동물에 접속된다. 센서는 증폭기와 데이터 수집 시스템(DAQ 시스템)에 접속되고, 신호는 도 18 내지 도 19에 도시된 그래프에 제공하기 위해, 1 kHz의 속도로 샘플링하여 표시하였다. 도시된 바와 같이, 그래프는 다음의 플롯(ECG, RV 압력, RA 압력, Ao 압력, and LV 압력)의 최하(bottom) 에서 최상(top) 까지 포함할 수 있다.
각 실험에서, 심장은 일부 박동에 대하여 정상 동성 리듬(natural sinus rhythm)을 사용하여 수축을 허용하였고, 이어서 심장은 지정된 AV 지연으로 심방과 심실의 양쪽에서 페이싱되었다.
도 18과 도 19를 각각 참조하여, 동성 리듬(1802)의 기간 동안, 심방 압력에있어서 2개의 구별된 증가를 볼 수 있다. 첫 번째 심방 압력 증가(1804)는 심방의 전기적인 활성(P 파 1806)에 후속하고, 심방 수축에 대응한다. 두 번째의 심방 압력 증가(1808)은 (심실 압력의 급격한 증가로 특징짓는) 심실의 등용성 수축 중에 발생되었고, (대동맥 압력이 증가하기 시작하면 시작하는) 급속 배출 단계의 단기 초기 기간 동안 계속되었다. 심방 압력에 대한 심실 수축의 효과는 두 번째의 심방 압력 증가(1808)를 일으킨다. 도 18과 도 19의 RA 압력 플롯에 도시된 바와 같이, 등용성 수축기간 동안 도달한 심방 최대 압력은 심방의 수축 동안 도달한 심방 최대 압력 보다 약간 높다.
전술한 바에 따라, 실시예는 심방 압력을 최대화하기 위한 프로비젼(provisions)을 포함할 수 있고, 따라서, 심방 확장을 최대화할 수 있다. 특히, 심방은 심방의 수동적인 최대 압력 증가와 오버랩되는 시간에 심방 수축으로 인한 심방 최대 압력에 도달하게 하기 위해, 심장 주기에 대한 그러한 타이밍에 자극은 심방에 전달될 수 있다. 도 18은 심실 페이스(1812)에 이어서 2ms 후에 심실 페이스(1812)에 의해 나타낸 바와 같이, 심방과 심실이 2ms의 AV 지연에서의 페이싱되는 이러한 타이밍의 일 예를 도시한다. 도 18은 이 페이싱의 3가지 사례를 도시한다.
도 18에서, 우심방 압력(RA 압력) 플롯의 부분을 참조하여, 페이싱의 3가지 예시로서, 심방 압력의 현저한 증가는 포인트 1814, 1816 및 1818에서 볼 수 있다. 이러한 현저한 압력 증가는 심방 수축 및 심실의 수축에 기인한 심방 압력 증가를 동시에 또는 거의 동시에 가져올 수 있다. 다른 말로 하면, 우심방 압력 플롯의 동성 리듬부분(1802)과 우심방 압력 플롯의 AV 지연 페이싱된 부분(1803)을 비교하면, 동성 리듬 부분(1802)의 첫번째와 두번째 압력 증가(1804 및 1808)는 심방 압력 증가(1804 및 1808)는 결합되어 더 높은 심방 압력 증가(1814, 1816 및 1818)을 제공하도록 AV 지연 페이싱된 부분(1803)에서 본질적으로 겹쳐진다.
선택적으로 AC 펄스는 감지된 또는 페이싱된 심방 혀기 및 페이싱된 또는 감지된 심실 흥분 사이의 미리정의된 AV 지연을 포함하는 설정을 가질 수 있다. AV 지연은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 및 수동적인 심방 압력이 오버랩되게 조성되도록 선택될 수 있고, 실질적으로 전술한 바와 같이, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합인 심방의 심방 압력은 자극하지 않은(또는 다른 자극을 준) 심방의 심방 압력보다 더 높다. AV 지연은, 본질적으로 전술한 바와 같이, 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 및 수동적으로 조성된 심방 압력이 오버랩되게 조성되도록 선택될 수 있다. 이 설정은 주어진 환자에 따라 다를 수 있으며, 심지어 특정 환자에 대하여 변경될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 경우에는 약 30ms 와 0 ms 사이의 AV 지연이 효과적일 것으로 예상된다. 일부 환자에서(도 18에 도시된 건강한 개 심장에 예시적으로 도시한 바와 같이), 심방 흥분과 심실 흥분 사이의 AV 지연은 약 30ms 와 0 ms 사이 또는 약 20ms 와 0 ms 사이일 것이다.
AV 지연이 설정된 때 심장 이벤트를 검출하는데 사용되는 경우, 다음이 선택적으로 고려됨에 유의한다. 첫째, 전기적 여기(excitaion)가 감지되는 경우, 실제 흥분과 그것의 감지 사이의 지연이 있다. 이것은 감지 전극의 위치와 감지 시스템의 한계에 의해 기인할 수 있다. 또한, 예를 들어, 심방 흥분의 감지와 페이싱 펄스가 심실에 전달 사이의 시간은 바람직한 AV 지연보다 더 짧을 것이다. 기계적 이벤트 (예를 들어, 수축 또는 판막 폐쇄)에 기초하여 감지하는 경우, 실제 여기와 기계적 이벤트의 발생 사이의 시간도 또한 고려될 필요가 있다. 감지된 이벤트와 페이싱 펄스의 전달 사이의 상대적 타이밍에 대한 일부 예가 본 명세서에 개시된다. 또한, 본 출원서의 상세한 설명에 따라, 삽입시 및/또는 주기적으로 환자의 특정 시간에 적합하게 설정이 조절될 수 있다.
대조적으로 심방의 수동 형성 압력과 오버랩되는 심방의 심방 수축을 유발하는 AV 지연을 갖는 페이싱에 의해 달성되는 놀라운 유리한 결과가 달성되고, 이로써, 심방 수축을 야기하는 심방 압력과 수동 형성 답력의 조합이고, 자극하지 않은 심장의 심방 압력 보다 더 높은 심방의 심방 압력에 제공된다. 도 19는 도 18에 도시한 자연적인 AV 지연(예를 들어 개 심장에서는 140 ms) 보다 더 짧지만, 심방 압력에 현저한 증가를 가져오지 않는 AV 지연을 예시한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 동성 리듬 부분(1802) 이후, 심장은 AV 지연이 페이스 된 부분(1803) 동안 40 ms 의 AV 지연이 페이싱되었고, 심방 페이싱(1910)에 이어 40 ms 이후 심실 페이싱(1912)에 의해 나타내어진다. 도 19는 이 페이싱의 2개의 예시를 보여준다. 페이싱 후, 심방 압력(RA 압력)의 추적 부분을 참조하면, 보통의 140 ms AV 지연에 비교하여 비교적 짧은 40 ms AV 지연에도 불구하고, 40 ms AV은 동성 리듬(sinus rhythm) 부분 1802의 심방 압력 증가 1804와 1808 이상의 심방 압력에서 현저한 증가를 가져오지 않았다. 대신, 도 19에 도시한 바와 같이, 40 ms AV 지연은 이전 심방 압력 증가 1804와 1808과 거의 동등한 2개의 독립된 심방 압력 증가 1904와 1908을 가져온다.
도 18과 도 19를 비교하는 것은, 심방의 수축 및 등용성 수축의 후반부 또는 심실의 급속 배출 단계의 초기에 동시에 또는 거의 동시에 발생할 때 심방 압력의 현저한 증가가 발생되는 것을 보여준다. 심방 압력에 있어서의 현저한 증가는 혈압을 저하시키는 것에 대한 스트레스 관련 호르몬의 원하는 자료를 제공할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 약 2ms 의 AV 지연으로 심방과 심실을 페이싱한다.
도 20a 내지 도 20c는 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방 내의 수동적으로 조성되는 압력의 조합에 대한 이론적인 일부 예시를 도시한다. 이러한 예시에서, 오버랩의 다른 정도가 도시되고, 하기에 설명되는 바와 같이, 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 압력이 합산된다. 우선, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 동성 리듬 1802의 기간에, 자연적인 심장 주기 동안 심방 압력을 추적하였다. 이러한 추적으로부터, 심방 수축(1804)에 기인한 심방 압력과 조성된 수동 압력(1804)이 추출되었다. 도 20 a에서, (도 18의 1802와 1804에 대응하는)2개의 압력 곡선은 심방 수축의 개시와 수동 형성 압력의 개시 사이에 60 밀리 초 지연을 가정 합산하였다. 알 수 있는 바와 같이, 심방 수축은 약 60 밀리 초 동안 지속되고 거의 1.5 mmHg의 최대 압력에 도달한다. 수동 형성 압력은 약 50 밀리 초 동안 지속되고 약 2 mmHg 더 높은 최대 압력에 도달하였다. 심방 수축은 약 60 밀리 초 동안 지속되기 때문에(대략적으로 추정되는 지연과 동일함), 이 두 압력의 증가는 추적에서 구별되어 관찰되며, 2개의 구별되는 최고값을 갖고, 최대 압력은 수동 형성 압력(1804)에서 관찰된다.
도 20b는 심방에서 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 이론적인 조합을 보다 상세하게 도시한다. 이러한 추적에서, 도시된 바와 같이, 수동 형성 압력(1804)(파선)의 시작은 심방 수축(1802)(점선)의 개시 30 ms 이후 발생한 것으로 가정되었다. 2개의 추적은 압력 합산되고, 그 합은 압력 추적(204)(실선)으로서 추적된다. 이 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 일부 오버랩의 정도에 기인하여, 조합된 압력 값 204는 오버랩이 없이 수동 형성 압력(1804)(파선)에서 관찰되는 최대값 보다 약간 더 높은 최대 압력을 갖고, 한편, 1802와 1804의 추적의 각각에 대응하는 2개의 최대값은 여전히 보인다.
비록 수동 형성 최대 압력과 동시에 발생되는 심방 수축에 인한 심방 최대 압력의 타이밍은 달성할 수 있는 최대 심방 압력을 산출할 수 있지만-최대는 단일 이벤트로서 발생되는 것-, 실시 예는 단일 이벤트 이후 시간의 범위를 통해 심방 압력에 현저한 이익 증가를 가져올 수 있다. 즉, 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합이고 자극이 없을 때의 심방의 심방 압력 보다 더 높은, 심방 압력을 획득하기 위해 심방에 자극을 가하는 것은, 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합(예를 들어 합)이 자극 없이 심방에 발생되는 최대 압력보다 더 크도록만 자극의 타이밍이 제공될 필요가 있다. 심방 수축으로 인한 최대 심방 압력이 심방의 수동 형성 최대 압력과 동시에 발생되면, 이들 압력의 조합(예를 들어 합)은 각각 개별 압력보다 더 큰 편이다. 그러나 양쪽의 개별 압력 보다 더 큰 조합된 심장 압력이 제공되는 것은 최대 지점이 동시에 발생되는 단일 이벤트로 한정되지 않고, 이하에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 서로 오버랩되는 압력에 시간 범위에 해당되는 것이 사실일 것이다.
도 20c에서, 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 압력은 그들 사이의 오버랩의 다양한 가상적인 정도에 의해 조합되었고, 예시적으로 심방과 심실 수축의 상대적인 타이밍을 어떻게 제어하는가는 조합된 심방 압력에 영향을 미칠 것이다. 이러한 예시에 있어서, 도 20b와 같이, 심방 수축의 개시와 수동 형성 압력의 개시 사이의 시간 지연을 가정하면, 따라서, 심방 수축에 기인한 심방 압력의 각각의 시간 지점은 수동 형성 압력과 각각의 시간 지점에서 합산되고, 이로써, 조합된 압력을 제공한다. 조합된(예를 들어 합산된) 서로 상이한 예시의 압력들은 도 20c에서 추적된다.
도 20c의 추적 201은, 수동 형성 압력과 심방 수축에 기인한 압력의 개시 사이의 60ms 지연을 가지고, 도 20a에 도시된 추적과 동일하다. 추적 207에 있어서, 반대로, 심방 수축 및 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력은 (다른 기간은 정확히 일치하지 않을 수 있기 때문에 압력의 2개의 변화의 시작 사이의 0 ms 지연)최대 오버랩에 근접하게 결합되고, 즉 둘은 거의 동시에 시작된다고 가정한다. 이 경우에서 알 수 있는 바와 같이, 추적 207은 약 3.5 mmHg의 단일 최대값에 도달한 압력의 총합을 나타낸다. 유사하게, 추적 207에서 보다 약간 더 크고 추적 207의 최대값보다 더 작은 단일 최대에서 10 ms 지연(추적 206)이 관찰된다. 지연이 증가할 때, 추적 205에 있어서(20 ms 지연), 추적이 분리되기를 시작하지만, (2.5 mg 내지 3 mg 사이의) 단일 최대값이 여전히 산출된다. 추적 204(30 ms 지연; 도 20b에 도시된 추적과 동일함)는 2개의 최대를 명확하게 표시하지만, 충분한 오버랩이 여전히 존재하고, 심방 압력의 합은 추적 201의 최대값보다 약간 더 높다. 결과적으로, 심지어 오버랩의 정도가 더 낮은 추적 203과 202에 있어서(각각 40 ms 와 50 ms 지연), 심방 수축과 수동 형성 압력에 기인한 압력 사이에 일부 오버랩이 있고, 2개의 최대 각각의 추적은 30 ms 이상 떨어져 있고, 최대 압력은 오버랩이 보이지 않는 추적 201과 거의 동일한다.
일부 실시예에서, 자극 패턴은 하나 이상의 AC 펄스를 포함하거나 또는 AC 펄스로 구성된 자극 패턴을 간헐적으로 인가함으로써 혈압을 낮추는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 간헐적인 AC 패턴을 인가하는 것은 자연 심박동이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동적입 압력 조성에 기인한 심방 압력 사이에 오버랩을 야기하도록 구성되지 않은 펄스 및/또는 AC 펄스 사이에서 발생하도록 할 수 있고(또는 각각 최대의 오버랩이 야기하지 않도록), 이로써, 심방 수축 및 수동 형성 압력에 기인한 심방 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은, 심방의 심방 압력을 제공할 수 있다. 선택적으로 AC 펄스의 인가 사이의 기간은 분비 및/또는 이뇨 펩티드의 흡수의 시간 상수에 따라 선택될 수 있고, 충분한 자극은 본질적으로 과도한 자극 없이 바람직한 효과를 제공하도록 전달될 것이다. 이것은 삽입된 장치에 의해 사용되는 전력을 감소시키는 장점을 가지고 및/또는 심장의 조작의 정도를 감소시킬 수 있다.
심방 압력을 제어하기 위한 예시적인 방법(230)은 도 23에 개략적으로 예시된다. 방법(230)은 본 명세서에서와 같이 삽입된 장치에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 장치는 방법(230)의 임의의 또는 모든 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 방법(230)은 장치가 행하도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(230)은 도 14의 장치(50)에 관련하여 하기에 논의되는 임의의 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 방법(230)은 단계 231에 도시된 바와 같은, 심장 이벤트를 감지하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 이벤트 또는 이벤트들은 하나 이상의 전기적인 이벤트 및/또는 기계적인 이벤트를 포함할 수 있고, 공지된 바와 같이 그리고 본 명세서에 더 상세하게 기술된 바와 같이 감지될 수 있다. 예를 들어, 감지된 이벤트는 심방 및/또는 심실 흥분의 감지 및/또는 심장 매커니즘에서 단계의 시간 조절을 포함할 수 있다. 감지된 이벤트는 심장 이벤트 사이의 상대적 타이밍의 추론(deduction)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 단계 231은 심방 또는 심실 흥분과 같은 하나 이상의 심장 이벤트를 트리거하는 것을 포함한다. 선택적으로, 단계 231은 고유의 심박수를 감지하는 것 또는 심박수의 설정을 포함하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 231은 AV 판막의 폐쇄를 감지하고, 이로써 등용성 단계의 시작을 정의하는 것 및/또는 대동맥판이 열리는 것을 감지하여 급속 배출 단계가 시작할 때의 시점을 정의하는 것을 포함할 수 있다. 단계 231은 또한 심실의 활성 또는 심실의 자극 감지와 등용성 단계의 시작을 정의하는 AV 판막의 폐쇄 사이에 시간 차를 판정하는 것을 포함할 수 있다.
방법 230은 펄스 설정이 선택되는 단계 232를 포함할 수 있다. 이 설정은 심방과 심실 흥분 사이의 시간 간격을 포함 또는 구비할 수 있다. 이 설정은 주어진 자극 펄스에 대한 심방 흥분과 심실 흥분 사이의 비율을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 설정은 목표 챔버의 불응기와 관련된 흥분성 펄스의 전달 타이밍의 감지 또는 추정에 기초하여 전력을 설정하는 것을 포함할 수 있다.
방법 230은 단계 232에서 선택적으로 설정된 펄스 설정을 이용하여 적어도 하나의 자극 펄스를 전달하는 단계 233을 포함할 수 있고, 여기서 펄스 설정은 단계 231에서 감지된 이벤트의 타이밍에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 흥분성 전류는 동시에 또는 순차적으로, 양쪽 심실에 인가될 수 있다. 양쪽 심실에 순차적으로 페이싱되는 일부 실시예에서, 시간 간격은 적어도 하나의 심방(예를 들어 우심방)의 흥분의 개시과 대응되는 심실(예를 들어 우심실)의 흥분의 개시 사이에서 측정될 수 있다. 시간 간격이 0이 되도록 또는 음의 값이 되도록 설정되는 일부 실시예에서, 단계 233은 단계 231 전에 또는 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 시간 간격은 밀리 초 단위로 측정 될 수 있다.
단계 232에 선택된 펄스 설정은 피드백에 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 방법 230은 단계 234에 도시된 바와 같이, 심방 압력을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피드백 정보는, 이러한 주입 및/또는 정기적인 검진 동안, 지속적으로 및 / 또는 주기적으로, 피드백과 펄스 설정의 조정을 위해 삽입된 센서를 사용하여 획득될 수 있다. 방법 230은 심방 압력 심방 수축에 기인한 심방 압력(바람직하게는, 최대 심방 압력)과 심방의 수동 형성 압력(바람직하게는 수동 형성 최대 압력) 사이의 오버랩된 시간을 추정하는 단계 235를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 235의 추정은 심방 압력의 최대의 횟수 및 그들의 길이 및/또는 최대 사이의 시간 간격을 검출하는 것, 및/또는 심방 압력에 있어서 최대와 최소의 수를 검출하고, 최대와 최소 사이의 시간에 기초하여 수축의 기간 또는 압력의 변화를 추정하는 것 및/또는 자극하지 않은 동일 심장에서의 심방 압력과 비교하여 심방 압력의 최대값을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 심방 압력의 최대의 횟수 및 그들의 길이 및/또는 최대 사이의 시간 간격을 검출하는 것, 및/또는 심방 압력에 있어서 최대와 최소의 수를 검출하고, 최대와 최소 사이의 시간에 기초하여 수축의 기간 또는 압력의 변화를 추정하는 것 및/또는 자극하지 않은 동일 심장에서의 심방 압력과 비교하여 심방 압력의 최대값을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 방법 230에 따라, 이러한 비교는 처리를 시작하기 전에 측정된 압력에 대응하는 저장 값을 사용하여 수행될 수 있고, 및/또는 자극 펄스의 전달 없이 적어도 심박동에서 심방 압력을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
방법 230은 단계 235에서 추정된 감지된 오버랩에 기초하여 단계 232에서 선택된 펄스 설정을 적용하는 단계 236을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 236은 복수개의 설정 사이에서 관찰되는 가장 높은 오버랩의 정도를 제공하도록 시간 간격을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 선택적으로, 오버랩의 보다 높은 정도는 완전하게 최대 오버랩과 단일 최대 압력이 관찰될 때까지, 최대에 보다 가깝고, 오버랩은 보다 높게, 심방 압력의 최대에 근접하는 함수로서 정의될 수 있다. 선택적으로 오버랩의 정도는, 감지된 심방 최대 압력의 함수로서, 압력이 높을 수록 오버랩의 정도가 높아지는 특성을 갖는다.
도 23에서 단계 236에서 단계 231로 화살표 표시된 바와 같이, 단계 231, 단계 232, 단계 233, 단계 234 및 또는 단계 235는 단계 236 이후에 반복적으로 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 타임 펄스 설정은 단계 231 동안 제1 값에서 최초로 설정되고, 단계 234와 단계 235 동안 수행되는 피드백 감지에 기초하여, 오버랩의 정도가 주어진 범위 내(또는 주어진 값 이상 또는 미만)에 있을 때까지 펄스 설정은 단계 236 동안(예를 들어, 감소된 또는 증가된 시간 간격) 조정될 수 있다.
방법 230의 단계는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계는 도 23에 도시된 화살표에 의해 지시된 순서로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 단계 232는 단계 231 이전에 수행될 수 있다.
심방 수축, 심방 흥분, 심실 수축, AV 판막의 폐쇄 및/또는 개방 타이밍 및/또는 하나의 심방에서 각각의 심실로 흐르는 혈액의 흐름 또는 결핍 및/또는 혈압은 공지된 기술에 의해 검출될 수 있고, 피드백 제어로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 흥분의 개시는 하나 이상의 심장 챔버 (예를 들어 하나 또는 두개의 심실 또는 심방 및 심실)에 흥분성 자극의 전달에 대한 트리거로서 사용될 수 있다. 감지된 정보는 장치의 시간 간격을 제어하는데 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서 혈압을 제어하기 위한 시스템에서 펄스 설정을 조절하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 심장 주기 동안 환자의 심장의 심방과 연관된 심방 압력 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 심방 압력 데이터는 시스템이 제1 펄스 설정을 갖는 자극 펄스가 심장에 전달하는 것으로부터 도출될 수 있다. 방법은 심방 압력 데이터를 분석하는 것, 분석에 따라, 제1 펄스 설정과 상이한 적용된 제2 펄스 설정을 제공하는 것을 더 포함할 수 있다. 분석하는 것은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력 사이의 오버랩되는 시간을 추정하기 위해 심방 압력 데이터를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 분석하는 것은 심방 압력 데이터를 플로팅(plotting)하는 것 및/또는 심방 압력 데이터를 수학적으로 분석하는 것을 포함한다.
실시예에서, 도 14에 도시된 바와 같은 구성요소를 포함할 수 있는 혈압을 저하시키기 위한 시스템을 제공할 수 있다. 이 시스템은 심장의 적어도 하나의 심장 주기동안 심방의 압력 변화에 대한 정보를 제공하기 위한 수단 및 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 인가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 자극 펄스를 생성하기 위한 수단은 심방에 압력 변화에 관한 정보에 따라 단일 심장 주기에서 심실 수축의 타이밍에 상대적인 심방 수축 타이밍을 제어하도록 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 정보를 제공하기 위한 수단은 먼저 정보(예를 들어, 압력 변화 사이의 압력과 시간)를 감지할 수 있고, 자극 펄스를 생성하기 위한 수단은 상기 정보에 기초하는 추후의 시뮬레이션일 수 있다.
심방에서의 압력 변화에 관한 정보는 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 정보는 심방 수축에 기인한 심방 최대 압력과 심방의 수동 형성 최대 압력 사이의 상대적인 타이밍에 관한 정보를 포함할 수 있다. 정보는 예를 들어, 이 명세서에 개시된 바와 같은, 심방의 심방 수축의 발생, 심실의 심실 수축의 발생, 방실판의 개방, 방실판의 폐쇄, 심방의 전기적인 활성, 심실의 전기적인 활성, 혈류, 심방의 심방 압력, 심방의 심방 압력 변화 및 심박수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 심장 주기(심장 수축을 발생시키기 위한 적어도 하나의 심방 자극 펄스 및/또는 심실 수축을 발생시키기 위한 적어도 하나의 심실 자극 펄스)를 발생시키기 위해 자극 펄스를 발생시키는 수단이 배치될 수 있다. 이 자극 펄스를 발생시키는 수단은, 심방 수축의 발생 및/또는 심실 수축의 발생에 대한 시간 관계에 있어서, 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여 적어도 하나의 심방 자극 펄스를 생성시키기 위해 배치되고 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여, 심실 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보에 기초한 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 생성하기 위해, 배치될 수 있다. 심방 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연 자극 패턴에서의 P 파 패턴의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 심실 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연 자극 패턴에서 QRS 파의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다.
심실 수축에 관련된 심방 수축의 타이밍은 약 30 ms 내지 약 0 ms 범위 내에서 AV 지연에 대응될 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은, 심실 흥분이 발생하기 약 30 ms 내지 약 0 ms 이전 범위에서 흥분성 자극을 심방에 제공하고, 심방 흥분이 발생하고 약 30 ms 내지 약 0 ms 이후 범위에서 흥분성 자극을 심실에 제공하며; 및/또는 심방에 흥분성 자극일 제공하고 이어서 약 30 ms 내지 약 0 ms 이후 범위에서 심실에 흥분성 자극을 제공하도록, 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 혈압을 저하시키는 다른 시스템을 제공할 수 있으며, 이 혈압을 저하시키는 다른 시스템은 도 14에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예에서, 혈압을 저하시키는 시스템은 하나 이상의 심장 활성화 이벤트의 타이밍에 관한 정보를 제공하는 수단, 자극 펄스를 생성하는 수단, 및 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 인가하는 수단을 포함할 수 있다. 하나 이상의 심장 활성화 이벤트의 타이밍에 관한 정보는, 심방의 심방 수축의 발생, 심실의 심실 수축의 발생, 방실판의 개방, 방실판의 폐쇄, 심방의 전기적 활성화, 심실의 전기적 활성화, 혈류, 심방의 심방 혈압, 심방의 심방 압력 변화, 심방의 불응기, 심박수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은 상기 정보에 기초하여 심실 수축과 관련된 심방 수축의 타이밍을 설정하도록 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다.
심실 수축과 관련된 심방 수축의 타이밍은 약 30 ms 내지 약 0 ms 의 범위 내에서 AV 지연에 대응할 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은, 심실 흥분이 발생하기 약 30 ms 내지 약 0 ms 이전 범위에서 흥분성 자극을 심방에 제공하고; 심방 흥분이 발생하고 약 30 ms 내지 약 0 ms 이후 범위에서 흥분성 자극을 심실에 제공하며; 및/또는 심방에 흥분성 자극일 제공하고 이어서 약 30 ms 내지 약 0 ms 이후 범위에서 심실에 흥분성 자극을 제공하도록, 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다.
하나 이상의 심장 활성화 이벤트의 타이밍에 관한 정보는 단일 심장 주기에서 둘 이상의 심장 활성 이벤트 사이의 타이밍에 관한 정보를 포함할 수 있다.
자극 펄스를 생성하는 수단은 적어도 하나의 심장 주기에서 심방 수축을 발생시키기 위한 적어도 하나의 심방 자극; 및/또는 심실 수축을 발생시키기 위한 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 발생하도록 배치될 수 있다. 자극 펄스를 생성하는 수단은 심방 수축의 발생 및/또는 심실 수축의 발생에 대한 시한(timed) 관계에 있어서, 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여 적어도 하나의 심방 자극 펄스를 생성시키기 위해, 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심실 수축의 발생에 관한 정보에 기초하여, 심실 수축의 발생에 관한 정보 및/또는 심방 수축의 발생에 관한 정보에 기초한 적어도 하나의 심실 자극 펄스를 생성하기 위해 배치될 수 있다. 심방 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연 자극 패턴에서의 P 파 패턴의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다. 심실 수축의 발생에 관한 정보는 심장 주기의 자연 자극 패턴에서 QRS 파의 발생에 관한 정보를 포함할 수 있다.
심방 킥 제어
일부 실시예에서는, 심실의 충만에 대한 심방 수축의 기여가 감소되고 또는 심지어 방지되도록 심장을 자극하는 것은 확장기의 마지막에 심장 충만이 감소되고 결과적으로 혈압이 감소된다. 단순화하기 위해, 이하 설명에서는 이러한 자극을 “BPR (Blood Pressure Reducing; 혈압 감소) 자극" 이라고 부르기로 한다. BPR 자극은 심방 킥을 감소시키거나 심지어 방지하도록 심장의 적어도 하나의 챔버에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 펄스를 본 명세서에서 "BPR 자극 펄스" 또는 "BPR 펄스"라고 부르기로 한다. 본 명세서 중에서 사용되는 "자극 펄스"란 단일 심장 박동의 기간 내에 상기 심장의 하나 이상의 챔버로 전달되는 하나 이상의 전기적인 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 자극 펄스는 심실 내의 하나 이상의 부분으로 전달되는 하나 이상의 전기적인 펄스 및/또는 심실 내의 하나 이상의 위치에 전달되는 하나 이상의 전기적인 펄스를 포함할 수 있다. 이와 같이, 일부 실시 예에서는, 자극 펄스는 심방에 전달되는 제1 전기적인 펄스와 대응되는 심실에 전달되는 제2 전기적인 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서는, 자극 펄스는 심장의 하나 이상의 챔버의 복수개의 부분으로 전달되는 단일 펄스를 포함할 수 있다.
자극 설정(stimulation setting)이란 단일의 심장 주기에 있어서 전달되는 하나 이상의 자극 펄스의 하나 이상의 파라미터를 의미한다. 예를 들어, 이러한 파라미터는 전력(power), 단일 자극 펄스를 포함하는 전기적인 펄스 사이의 시간 간격(예를 들면, AV 지연), 심장의 자연스러운 리듬에 대한 전달의 기간, 자극 펄스 또는 그것의 일부의 길이 및 2개 이상의 챔버 사이에 및/또는 단일 챔버 내의 전달 장소(site) 중의 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. BPR 자극 설정 또는 "BPR 설정"은 하나 이상의 BPR 펄스의 설정을 포함할 수 있다.
자극 패턴은 동일한 자극 설정을 갖는 연속의 펄스를 포함할 수 있고 또는 자극 패턴은 각각이 상이한 자극 설정을 갖는 복수개의 펄스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 제1 설정을 갖는 하나 이상의 펄스 및 제1 설정과는 상이한 제2 설정을 갖는 하나 이상의 펄스를 가질 수 있다. 자극 패턴이 설정되기 시작할 때, 이것은 자극 패턴이 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 일부 실시 예에서, 자극 패턴이 자극 펄스가 전달되지 않는 하나 이상의 심장 주기를 포함할 수 있고, 이 경우, 펄스는 제로파워(zero power)로 전달되고 있다고 간주될 수 있다고 이해된다. 자극 패턴은 복수의 동일한 펄스 또는 둘 이상의 서로 다른 설정을 포함하는 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 하나의 패턴 내의 두 개의 자극 시퀀스는 하나의 설정 내에서 제공되는 펄스의 순서에 있어서 차이가 있을 수 있다. 둘 이상의 자극 시퀀스는 대안적으로 그들은 서로 간에 길이(시간 및/또는 심장 박동수에서) 차이가 있을 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 BPR 설정을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 BPR 설정을 갖지 않는 펄스를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성된 자극 설정의 예는 치료 전 심실 충만량(ventricle filling volume)으로부터의 환자의 심실 충만량의 감소를 일으키도록 구성된, 본 명세서에 개시하는 자극 설정을 포함할 수 있다. 이것은 폐쇄된 AV 판막에 대하여, 적어도 일부의 심방 수축이 일어나도록 함으로써, 유발될 수 있다. 일부 이러한 예는 다음을 포함한다.
a. 환자의 심방에서 흥분이 시작되기 0-50 ms 전에 환자의 심실에 하나 이상의 자극 펄스를 전달하는 하는 것. 대안적으로, 이 지연은 심방의 흥분의 감지에 기초하여 설정된다. 대안적으로, 이것은 자극 펄스가 심실로 전달된지 0-50 ms 이후 하나 이상의 자극 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다. 대안적으로, 이는 환자의 자연 심장 박동수보다 약간 높은 수(rate)로 수행된다.
b. 환자의 심방에서 흥분이 시작되어 0-70 ms 후에 환자의 심실에 하나 이상의 자극 펄스를 전달하는 하는 것. 대안적으로 이 지연은 심방의 흥분의 감지에 기초하여 설정된다. 대안적으로, 이것은 자극 펄스가 심실로 전달되기 0-70 ms 전에 하나 이상의 자극 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다. 대안적으로, 이는 환자의 자연 심장 박동수보다 약간 높은 수로 수행된다.
일부 실시 예는 감지되는 자연 심박수 또는 자연 흥분에 기초하여 자연 심박수보다 높은 속도로 자극을 전달하도록 구성된 혈압 감소용 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은 자극 펄스의 전달 사이에서 자연 흥분을 감지하도록 구성될 수 있고, 자연스러운 활동이 감지되는 경우 이 시스템은 챔버로의 자극 펄스의 전달을 억제하도록 구성될 수 있다. 주어진 시간 내에 감지된 활성화 양이 임계값을 초과하는 경우, 자연 심장 박동수가 자극 펄스의 전달 속도보다 더 높은 것으로 간주될 수 있으며, 이런 경우에 전달 속도는 예컨대 환자의 증가된 심박수를 수용(accommodate)하기 위해, 증가될 수 있다. 반면에, 주어진 시간 이내 감지된 활성화 양이 임계값(이 임계값은 0일 수 있음) 보다 낮은 경우, 자연 심장 박동이 자극 펄스의 전달 속도보다 더 낮은 것으로 간주될 수 있고, 이 경우 전달 속도는 예컨대 환자 심장을 흥분시키지 않기 위해 감소될 수 있다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 혈압 감소용 시스템은 환자 심장의 심방과 심실 중 적어도 한쪽의 흥분율(excitation rate)를 감지하기 위한 센서, 심방과 심실에 자극 펄스를 전달하기 위해 구성된 자극 회로 및 이 자극 회로에 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 대안적으로, 심방과 심실 중 적어도 한쪽의 흥분 속도를 감지하기 위한 센서는 심방 흥분을 감지하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 감지에 기초하여 환자의 심장 박동를 검출하고 자극 펄스를 심방과 심실의 적어도 하나에 각각 제공하는 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 자극 펄스는 감지된 흥분 속도보다 높은 속도로 전달될 수 있고, 심방이 자극되기 약 50 ms 전과 심방이 자극된지 약 70ms 후 사이의 시간에 심실을 자극하도록 구성될 수 있다.
심방 킥을 감소시키는 것은 혈압에 즉각적으로 영향을 미치는 반면, 호르몬 매개 메커니즘(hormone mediated mechanism)은 더 긴 기간이 걸릴 수 있다. 일부 장치는 즉각적 효과와 호르몬 매개 효과 모두를 갖도록 구성될 수 있고, 대안적으로 BPR 설정 및/또는 자극 패턴의 일부는 심방 확장면에서 현저한 증가없이 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 심방 수축이 피크압력의 시점에서 또는 그 후에 AV 판막이 닫히는 경우, 판막의 조기 폐쇄(premature closure)는 심방의 확장을 증가시키지 않는다. 따라서, 일부 실시 예에서, 장치는 적어도 40 ms 또는 적어도 50 ms 의 AV 지연과 비교 가능하도록 심방 흥분과 심실 흥분의 상대적 타이밍을 유발하도록 구성될 수 있다. 심방 확장은 당업계에서 공지된 바와 같이 측정, 산정 및/또는 추정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 확장 판정(atrial stretch determination)은 심방 압력을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 확장 판정은 심방의 치수(예, 직경, 크기 또는 둘레)를 측정하거나 또는 추정하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, BPR 자극 설정은, AV 판막이 개방되어 있을 때, 심장 주기의 심방 수축이 불완전하도록 설정될 수 있기 때문에, 심방 킥이 감소될 수 있다. 일부 실시 예에서, 닫힌 AV 판막에 대하여 심방 수축이 완전하게 또는 부분적으로 일어날 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축이 방지되거나 또는 압력 및/또는 영향력에서 감소될 수 있다.
일부 실시 예에서, 오직 하나 이상의 심실만 자극될 수 있고 자극 펄스가 비정상적인 AV 지연(예를 들어, 심방이 흥분되기 50 ms 전부터 심방이 흥분되지 120 ms 후까지)을 갖도록 시간이 지정될 수 있다. 일부 실시 예에서, BPR 자극 설정은 하나 이상의 심방으로의 적어도 하나의 전기 펄스 또는 자극의 전달을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 자극이 심방 수축의 원인이 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 자극은 심방 수축을 방해할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 펄스는 심방 경련 또는 다른 종류의 비효율적 심방 수축을 일으킬 경우가 있다.
BPR 자극에 기인하여 혈압이 감소하는 것은 자극 신호의 인가시에 실질적으로 즉시(예를 들어, 1초 또는 3초 이내 또는 1,3,5 심박동 이내) 관찰될 수 있고, 자극 시작으로부터 5회 미만 심박동 내에 최소한의 혈압에 도달할 수 있다.
BPR 자극의 설정을 제어함으로써, BP가 감소되는 '정도'를 제어할 수 있다. 이 '정도'는 때때로 환자 별로 다르며 및/또는 심장 내의 하나 이상의 자극 및/또는 검지 전극의 정확한 위치에 관련된다.
적응(Adaptation)
a. 본원 발명자들은 자극이 유지되는 동안에, 적응 패턴을 보여줄 수 있다는 것을 알게 되었으며, 이 적응 패턴에서 혈압은 (보통 5분보다 짧은 시간 또는 심지어 1분 미만에 발생될) 어느 시간 이후 증가하고, 잠재적으로 자극 이전 혈압값 근처까지 도달하거나 심지어 그 이상으로 도달한다. 적응은 적어도 부분적으로, 총말초저항(total peripheral resistance)의 증가 등의 심혈관계의 특성의 변화에 기인 할 수 있다. 본원 발명자는 또한, 자극의 종료는 혈압이 자극전 값 또는 심지어 그보다 높은 값으로 신속하게 복귀시키는 결과를 가져오고, 그 후 심장이 자극되지 않는 정도와 유사한 정도로 자극 신호를 감소시켜 혈압에 즉각 반응한다는 것을 더 발견하였다. 또한, 복수개의 BPR 자극 설정을 포함하는 상이한 자극 패턴은 상이한 혈압 적응 패턴으로 연결된다는 것을 발견하였다.
b. 자극 패턴은, 예컨대, 적어도 하나의 제1 자극 설정 및 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 포함할 수 있고, 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정은 심방 킥을 감소시키거나 방지하도록 구성된다. 자극 패턴은 심지어 2개 이상의 서로 상이한 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 설정은 제1 설정보다 AV 지연이 더 길다. 일부 실시 예에서, 제2 설정은 심방 킥을 감소하도록 구성되지 않을 수 있다.
도 1에서, 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이 도시된다. 그래프에서 교차(cross) 표시는 모든 심장박동에 대한 피크 수축기 혈압을 나타낸다. 대체로 최초의 2분 동안, 아무런 자극 신호가 전달되지 않았다. 알 수 있는 바와 같이, 환자의 초기 혈압은 평균 150 mmHg 보다 높았다. 당 업계에 공지된 바와 같이, 혈압에서의 진폭(약 ± 10 mmHg)은, 호흡 주기에 기인한 것이다.
이후, 제1 자극 패턴은 a-a' 시간 간격 동안 인가되었고, 제2 자극 패턴은 b-b'시간 간격 동안 인가되었고, 제3 자극 패턴은 c-c'시간 간격 동안 인가되었다. 자극 패턴들 사이에서 그리고 세 번째 자극 패턴 이후에는 심장은 자극되지 않았다.
도 1의 점선으로 표시한 사각형 A 부분을 확대하여 도시한 도 2에 주목한다. 도 1의 a-a' 시간 간격에 해당하는 도 2에서 점선으로 표시된 사각형에서의 시간 동안, 자극이 시작되어 환자의 우심방과 우심실에 전달되었고, 그 결과 심방은 심실의 2ms 전에 BPR 자극 신호(펄스)를 받는다. 도 1과 도 2에서의 a' 로 표시된 시간에서 자극은 종료된다. a-a' 시간 간격 동안, 환자의 수축기 혈압이 110 mmHg 이하의 최소 값으로 처음 감소했고, 이후 초기 혈압과 달성된 최소값 사이의 중간 값까지 점차적으로 증가 하였다. a' 점에서, 자극은 멈췄고, 혈압의 즉각적인 오버슈트(overshoot)가 관찰되었고, 오버슈트된 혈압은 170 mmHg를 넘는 값이다. 약 십여회(dozen)의 심박 내에서, 혈압이 초기 범위로 되돌아왔다.
도 1과 도 2에 제시된 혈압의 변화는, 적어도 부분적으로, 압력반사(baroreflex)로서 알려진 혈압의 변화에 대한 심장혈관계의 반응을 나타낸다. 압력반사는 심혈관 특성(예를 들어, 말초 저항 및/또는 심장 수축)을 변경함으로써 자극전 수준으로 혈압을 회복시키는 역할을 한다. 심실 충만의 감소가 원인이 되는 혈압 감소는 자극전 혈압으로 복원하는 방향으로 유도되는 압력 반사 반응을 유발하는 것으로 가정될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서의 a'점에서 심혈관계에 대한 압력 반사의 효과는 명백하게 나타난다. 이 점에서, 심실 충만에 영향을 미치는 자극은 철회되고 혈압은 즉시 자극 전 혈압을 초과하였다. 이것은 심장혈관계에 대한 압력반사 변화(예를 들면, 말초 저항 증가 및 수축성 증가)를 나타내기 위해 수행될 수 있다. 자극은 멈추고 혈압은 피크인 a'점에서, 압력반사는 이번엔 변경 전의 수준으로 혈압을 낮추기 위해 심장혈관계의 하나 이상의 특성을 다시 변경함으로써 혈압이 증가되도록 응답했다. 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 혈압이 증가 및 감소에 대한 압력반사 피드백 반응은 혈압의 증가에 대한 반응이 혈압의 감소에 대한 반응보다 더 빠르다는 점에서 비대칭이다. 일부 실시 예는 본 명세서에 상세히 기술 된 바와 같이, 감소된 충전에 기인한 혈압의 감소의 적응을 감소 또는 방지하기 위해, 예를 들어 자극 패턴을 그것에 따라 제어함으로써, 압력 반사의 이러한 비대칭을 활용할 수 있다.
도 3a는 도 1의 a 시점과 a' 시점 사이의 곡선을 확대한 도면이다. 도 3a에서, 지수함수식을 적응 응답을 보여주는 플롯(plotted) 곡선에 적용시켰으며, 이 함수식은 시간과 수축기 BP 사이의 관계를 설명하고 하기 수학식1과 같다.
[수학식 1]
P=Pi+DP(1-e-t/k)
여기서 P (mmHg)는 수축기 혈압을 나타내고, Pi (mmHg)는 BPR 자극의 시작시 제1 평균 감소 혈압이며, DP (mmHg)는 새로운 정상상태 레벨로 초기 감소 후에 압력이 증가하는 압력의 양을 나타내는 상수이고, K(초)는 응답 시간 상수이고, e는 자연로그에 기반(base)을 둔 수학적 상수이고, t(초)는 시간이다.
도 3a에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=115+23(1-e-t/15.5)
여기서 Pi는 115 mmHg인 것을 알 수 있고, DP는 23 mmHg이고, k는 15.5 초이었다.
도 3b는 도 1에서 점선으로 표시된 사각형 A'에 의해 나타낸 부분을 확대한 도면이다. 도 3b에서, 지수 함수식은 BPR 자극의 전달 종료에 대한 적응 응답을 보여주기 위해 플롯 곡선에 적용시켰다. 보이는 바와 같이, 혈압의 감소에 나타난 이러한 응답은 BPR 자극에 대한 응답보다 빨랐다.
도 3b에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=190-35(1-e -t/4.946)
여기서 Pi는 190 mmHg 이 되고, DP 는 -35 mmHg이고, k는 4.946 초이었다.
전술한 바와 같이, 혈압의 감소에 대한 압력반사 반응은 혈압 증가에 대한 압력반사 반응보다 훨씬 느리다. 이것은 혈압 증가에 대한 훨씬 빠른 반응으로의 전술한 시간 상수 k의 비율(약 15 초 대 약 5 초)에 의해 표시한다. 이러한 압력반사 반응 속도의 비대칭은 혈압의 평균 감소, 감소 또는 심지어 적응을 방지하는 자극 패턴을 설계하는 수단을 제공할 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시 예에서, 자극 패턴은 가중 응답(weighted response)이 변화를 촉진하는 방식으로 혈압 증가가 적용된 심혈관계에서 변화를 돕는 방식으로 2개의 자극 설정 사이에서 번갈아 일어날 수 있다. 이 실시 예에서, 심장은 두가지 자극 설정을 갖는 자극 패턴을 사용하여 자극 될 수 있다: 제1 설정은 심실 충만을 감소하도록 설계됨으로써 혈압을 줄이고, 제2 설정은 통상의 심실 충만을 갖거나, 적어도 제1 설정의 심실 충만보다 높은 심실 충만을 갖도록 설계된다. 이 자극 패턴은 혈압의 감소에 대한 압력반사 반응의 시간 상수보다 더 짧은 기간 동안 전달되는 제1 설정(BPR)을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 적응이 나타나기 시작할 수 있고, 혈압은 감소된 레벨에서부터 증가할 수 있지만, 자극 전의 레벨까지는 도달하지 않을 수 있다. 자극 패턴은 혈압 증가에 대한 압력반사 응답의 시간 상수보다 더 긴 기간 동안 전달되는 제2 설정(예를 들면, 자연 AV 지연)을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 이 경우, 혈압의 감소를 유발하는 압력반사가 고려될 수 있고, 혈압은 자극 패턴이 심지어 이 제2 설정으로 전환하기 전에 그것의 레벨로 복귀할 수 있다는 충분한 이점이 있다. 이러한 패턴에서 압력반사의 가중 응답은 평균 압력이 자극전 레벨 보다 더 낮은 동안에 이 적응을 감소 또는 방지할 수 있다. 상이한 설정을 갖는 펄스의 전달에 할당된 시간상수와 기간 사이의 관계는 전체 자극 패턴에 영향을 주는 압력반사의 응답 레벨을 결정할 수 있다. 주어진 자극 설정에 대해서, 전달 기간이 반응의 시간 상수보다 더 짧게 선택되는 경우, 압력반사는 심혈관계가 자극전 레벨로 다시 돌아오도록 변화시킬 없게 할 수도 있고, 상기 선택된 기간이 시간 상수보다 더 큰 경우, 압력반사 효과가 더 현저하게 될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, b-b' 사이의 간격동안, 제2 자극 패턴이 전달되었다. 도 4는 도 1의 이 부분(도 1에서 점선으로 표시된 사각형 B로 나타냄)의 확대된 버전을 도시한다. 제2 자극 패턴에서, 12개의 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms의 AV 지연되어 심방과 대응하는 심실 양자에 전달되었고, 이후에 오직 심방 자극만 있고 심실에는 자극이 없도록 인위적으로 전달되는 3회의 심장박동이 이어진다. 마지막 3회의 심장박동 동안에, 심실 흥분이 ~ 180 ms의 AV 지연을 가져오는 AV 결절을 통과하는 자연 전도에 의해 발생했다. 제2 자극 패턴은 도시된 시간 간격의 지속 시간 동안 반복되었다. 도 4에서, 곡선과 매칭되는 지수 함수식은 하기와 같다.
P=112+30(1-e-t/25.5)
알 수 있는 바와 같이, Pi 및 또한 DP는 제1 자극 패턴(도 3a의 a-a')의 대응값과 비교가능했다. 그러나, 제2 패턴의 k는 제1 자극 패턴의 시간 상수의 거의 2배였다. 이 시간 간격에서, 적응은 도 3a에서 보다 더 느린 비율로 발생하였지만, 이 패턴이 자극 펄스들 사이에서 전환되었을 때 혈압은 도 3a에 있어서 보다 더 급등했다. 이 결과는 자극 설정을 교대로 포함된 자극 패턴의 사용이 적응을 감소시킨다는 것을 입증한다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, c와 c' 사이에서 제3 자극 패턴이 전달되었다. 도 5a는 도 1에서 점선으로 표시된 사각형 C에 의해 마크된 부분을 확대한 도면이다. 이 부분은 c와 c' 사이의 곡선 부분을 포함한다. 제3 자극 패턴에 있어서, 12개의 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms AV 지연되어 전달되었고, 각각이 120 ms의 AV 지연을 갖는 3개의 BPR 펄스가 이어진다. 이것은 도시된 시간 간격의 지속 시간 동안 반복되었다.
도 5a의 점선으로 표시된 사각형에 의해 마크된 부분의 곡선이 도 5b에 표시된다. 도 5b에서, 지수 함수는 2ms AV 지연되어 전달되었고, 120 ms의 AV 지연을 갖는 3개의 BPR 펄스가 이어지는 12개의 BPR 펄스의 자극 패턴의 전달에 대응하는 적응을 보여주는 곡선으로 나타내어진다.
도 5b에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=109.7+22.3 (1-e-t/45.4)
여기서 Pi는 109.7 mmHg 이 되고, DP는 22.3 mmHg이고, k는 45.4 초이다. 알 수 있는 바와 같이, 혈압에서 초기 감소는 도 3a에 도시된 바와 ( Pi = 115 또는 109.5) 비교가능한 반면, 적응 시간 상수(k)는 (45.4 초 대 15.5 초) 훨씬 높았고, 이것은 저혈압이 도 3a에서 보다 약 3배 정도 긴 시간 동안 유지되었다는 것을 의미한다.
이제 도 6을 주목하면, 도 6에서는 2 ms의 AV지연으로 전달된 12개의 BPR 펄스의 시퀀스를 가지는 자극 패턴으로 고혈압의 환자 심장이 자극되고 각각 80 ms의 AV지연을 가지는 3개의 BPR 펄스가 계속 되었다. 알 수 있는 바와 같이, 이 경우, 적응율은 매우 낮고 할당된 시간 간격으로 거의 검출할 수 없었다. 지수 공식은 적합시킬 수 없었지만, 이것은 적응이 극단적으로 느리거나 존재하지 않았음을 시사한다.
도 7에서, 고혈압 환자의 심장은 12개의 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms의 AV 지연에서 전달되었고, 각각 40 ms의 AV 지연을 갖는 3개의 BPR 펄스가 이어지는 자극 패턴으로 자극되었다. 자극은 t1에서 시작되고 t2에서 끝났다. 측정 적응 응답은 없었고 맞춤 곡선은 사실상 선형이며 t1-t2 시간 간격의 직전 및 직후의 혈압보다 약 31 mmHg의 낮은 약 112 mmHg의 고정된 평균 감소된 혈압을 가졌다.
이전에 도시된 상이한 자극 패턴들로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 적어도 하나의 BPR 자극으로 구성된 자극 패턴을 적어도 하나 이상의 접근 타겟으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 혈압의 초기 감소(수축기 및/ 또는 이완기)를 일으키는 것으로 설정 될 수 있으며, 초기 감소는 미리정해진 임계값을 초과하거나 미리정해진 범위 내일 것이다. 특정 실시 예에서, 혈압은 적어도 주어진 백분율 또는 적어도 주어진 측정(measure)(예를 들어 10 or 20 mmHg 또는 심지어 30 mmHg )에 의해 감소되거나 또는 혈압은 주어진 범위(예를 들어 90 and 130 mmHg 사이의 SysBP) 이내 또는 주어진 목표(예를 들어 130 mmHg SysBP) 이하가 되도록 감소될 수 있다. 일부 실시 예에서, 목표가 감소된 평균 범위 이내에서 오랜 시간 동안 감소된 혈압을 유지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어 치료 전 혈압은 기간 또는 심박수 동안 미리정해진 평균 혈압으로 감소될 수 있다. 다른 실시 예에서, 목표는 주어진 심박수의 백분율이 감소된 범위/임계값이 되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 목표는 자극 펄스들 사이에서 급등 레벨을 감소시키면서 혈압을 저하시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 미리 결정된 시간 간격 동안 일정한 혈압으로 혈압을 더 낮추기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 심장 박출량에 큰 영향을 주지않고 혈압을 더 낮추는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 간헐적인 BPR 펄스를 인가하는 것은 BPR 펄스 사이에서 발생하는 보다 높은(또는 심지어 전체) 심방 킥을 갖는 펄스를 허용할 수 있다. 보다 높은(또는 심지어 전체) 심방 킥을 갖는 펄스는 BPR 펄스가 심장 출력을 현저하게 저하되는 것을 방지할 수 있다. 다른 실시 예에서, 혈압(후부하(afterload))의 감소와 함께 총 말초저항을 낮춤에 관련된 적응을 감소시키는 혈관계를 통한 흐름에 영향을 줌으로써 심 박출량에 긍정적인(positively) 영향을 미칠 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 환자의 자연적 리듬보다 더 높은 속도로 페이싱(pacing)하는 것은 보다 낮은 1회 박출량과 연관될 수 있는 심 박출량에 대한 부정적인 영향을 회피할 수 있다.
일부 실시 예에서, 주어진 패턴의 혈압 변화의 시간 상수를 산출할 수 있고, 계산된 시간 상수의 임의의 퍼센테지(percentage)로서 설정되는 심박의 시간 또는 횟수 동안 하나 이상의 BPR 자극 파라미터를 갖도록 자극 패턴을 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에서, K는 BPR 펄스가 전달되는 동안의 혈압 증가 속도가 약 15 초 및 BPR 펄스의 전달이 종결될 때의 적응 속도가 약 4.9 초로 측정되었다. 일부 실시 예에서, 주어진 값 이상으로 혈압이 증가하는 것을 방지하는 것이 바람직 할 수 있고, 이 경우에, BPR 펄스의 전달 기간을 K 보다 현저히 작게 되도록(예를 들면, K의 30 % 내지 60 %로) 선택할 수 있다. 이 실시 예에서, 간격은 15 초 미만이 되도록 선택될 수 있다. 이러한 간격은 약 6-10 초 약 8-14회 심박동을 포함할 수 있고, 이 심박수는 1분당 약 80 심박동을 포함할 수 있다.
선택적으로, BPR 펄스의 중단에 대한 적응 반응을 활용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 비교적 큰 k가 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 3b에 기초하여, 3-5회 심박 기간(k는 약 4.9 초임) 이 선택 될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 기초하여 발명자는 도 4의 자극 패턴을 적용했다.
자극 패턴은, 예를 들어, 복수개의 자극 패턴(즉, 일련의 목표 파라미터에 가장 근접한 것을) 중에서 최고가 되도록 설정될 수 있고/있거나 그것은 설정 목표에 일치되는 제1 테스트 자극 패턴으로서 선택될 수 있다.
자극 패턴의 설정 및/또는 자극패턴의 선택을 위한 방법의 실시 예
도 8은 자극 패턴을 설정 및/또는 자극 패턴을 선택하기 위한 예시적인 방법(600)을 개략적으로 보여준다. 방법(600)은 BPR 자극을 수행하는 장치의 주입하는 동안 및/또는 장치 동작 파라미터를 주기적으로 조정하고 및/또는 연속적으로 동작하는 동안 수행될 수 있다. 방법(600)은 이하에 설명된 시스템(700)에 의해 수행 될 수 있다. 따라서, 시스템(700)은 방법(600)의 임의의 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 방법(600)은 시스템(700)이 수행하도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(600)은 후술하는 시스템(700)에 대하여 임의의 기능을 포함할 수 있다. 덧붙여, 방법(600)은 후술하는 장치(50)에 의해 수행될 수 있다. 방법(600)은 장치(50)가 수행되도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서 전체에서, 용어 "제1", "제2"와 "제3"은 항상 이벤트의 순서를 의미하는 것은 아니다. 일부 경우에, 이들 용어는 순서에 관계없이 서로 개별의 이벤트로 구별하기 위해 사용된다.
일부 실시 예에서, 단계 601은 목표 혈압 값을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 이 목표는 혈압의 절대값(예를 들면, 목표 혈압 범위, 급등한 값의 목표 임계값 및/또는 주어진 타임 프레임의 급등 수 또는 급등 부분) 혈압의 상대값(예를 들면, 환자의 치료 전 혈압값 또는 복수개의 테스트된 자극 패턴 간의 비교) 또는 둘 다 일 수 있다. 목표 혈압값은 혈압값(예를 들어, mmHg로 측정) 및/또는 자극 패턴의 혈압 측정에 일치하도록 계산된 수식과 연관된 값 등 일 수 있다. 이 목표 혈압값은 다른 방법 단계 전, 다른 방법 단계 동안, 및/또는 다른 방법 단계 후에 설정될 수 있고, 또한 임의의 테스트 자극 패턴에 도달하지 않는 등의 경우에 보정될 수 있다.
단계 602는 환자의 심장의 하나 이상의 챔버에 제1 자극 패턴을 포함하는 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 포함할 수 있다. 제1 자극 패턴은 일반적인 자극 패턴 일 수도 있고, 또는 제1 자극 패턴은 (예를 들면, 대체 장비를 이식할 경우)이미 주어진 환자에 맞도록 선택되었을 수도 있다. 제1 자극 패턴은 제1 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소시키거나 방지하도록 구성되는 적어도 하나의 자극 설정을 포함할 수 있다.
단계 603은 하나 이상의 자극 패턴 각각의 전달 전 및/또는 전달 동안 및/또는 전달 후에 하나 이상의 파라미터를 감지하는 것을 포함할 수 있다(단계 602). 감지된 파라미터(들)은 혈압값 또는 혈압 관련 파라미터(예를 들면, 혈압의 변화)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)의 타이밍 및/또는 AV 판막의 닫힘 및/또는 개방 정도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)은 심장의 심방과 심실 사이에서 흐르는 타이밍 및/또는 혈액 흐름 속도와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)은 심장 챔버(예를 들면, 심방 및/또는 심실) 내의 압력을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태(즉, 개폐 상태) 또는 위치를 감지하는 것은 예를 들어 오디오 센서를 이용하여 심장 소리를 감지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태를 감지하는 것은 도플러 센싱 및/또는 심장 움직임의 촬상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태는 혈액 흐름 센서에 의해 감지될 수 있다.
일부 구체 예에서, 혈액의 흐름을 감지하는 것은 하나 이상의 심장 챔버에 하나 이상의 이식된 센서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 압력 센서는 우심실에 배치 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 복수개의 압력 센서가 복수개의 챔버에 배치될 수 있다. 선택적으로, 복수개의 센서의 측정방법들은 결합되어 사용될 수 있다. 선택적으로, 압력 변화는 압력 변화의 추이 및/또는 압력 변화 패턴은 혈류에 관한 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 서로 다른 챔버 내에 2개 이상의 센서들 사이의 상대적인 변화를 비교하는 것이 사용될 수 있다.
자극 패턴이 심장에 전달 될 때(단계 602), 하나 이상의 파라미터들은 자극 패턴의 전달 동안 또는 복수회 또는 심지어 연속적으로 적어도 한번은 측정될 수 있다. 각 자극 패턴은 한 번 이상 전달될 수 있다.
단계 604는 감지된 파라미터(들)을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 자극 패턴이 전달되는 즉시 그리고 대응하는 파라미터(들)이 감지되고, 분석(604)이 수행될 수 있다. 다수개의 파라미터들이 감지되는 실시 예에서, 단계604는 이하의, 감지된 파라미터 값을 목표값과 비교하는 단계; 둘 이상의 자극 패턴들 사이의 감지된 파라미터들을 비교하는 단계; 둘 이상의 자극 패턴들과 관련된 계산된 값(예를 들어 상수 k)을 비교하는 단계; 및 둘 이상의 자극 패턴들 간의 추가 감지된 파라미터들을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 최종함수는 자극 패턴이 감소된 배출 분획(ejection fraction), 1회박출량, 심박출량을 산출하고 더 낮은 배터리를 이용하게 결정되고 선택되도록 수행될 수 있다.
단계 605는 페이싱 (자극) 패턴을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 파라미터가 감지되면, 605 단계에서 사용된 자극 패턴이 복수개의 파라미터, 복수개의 목표값 및/또는 복수개의 목표 범위에 기초하여 선택 될 수 있다.
일부 실시 예에서, 도 8에 도시된 단계들은 도 8에서 화살표로 도시된 순서대로 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서는 이 단계들은 다른 순서로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 단계 602는 단계 601에 따라 목표 혈압값을 설정하기 전에 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 한정없이 수행되도록 설정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 소정 시간 동안 수행되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 단계 605 동안 설정된 자극 패턴은 소정 시간 동안 수행 될 수 있고, 그 다음, 단계 602, 단계 603 및 단계 604는 다른 자극 패턴이 환자의 혈압에 어떻게 영향을 미치는가를 판정하기 위해 반복될 수 있다. 이후, 단계 604에서 행해진 분석에 기초하여 단계 605가 반복될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 제1 자극 패턴을 적용하고, 제1 자극 패턴을 제2 자극 패턴으로 만드는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴을 설정하는 단계 605가 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 605는 단계 602로부터 예를 들어, 시간 간격 등의 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 단계 605는 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 적어도 미리 결정된 양만큼의 혈액의 감소를 유발하도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 제1 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 미리정해진 양은 약 8 mmHg 내지 약 30 mmHg를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 미리정해진 양은 환자의 치료 전 혈압의 최소한 약 4% 일 수 있다. 예를 들어, 미리정해진 양은 환자의 치료 전 혈압의 약 4 % 내지 환자의 치료 전 혈압의 약 30% 일 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 605는 적어도 미리 정해진 양만큼의 혈압의 감소를 유발하도록 구성된 자극 패턴으로 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 단계 605는 심장의 전기 인가로부터 약 3 초 내에 적어도 미리 정해진 양만큼의 혈압의 감소를 유발하도록 구성된 자극 패턴으로 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 전기가 인가되는 최소한 5회의 심박 동안 최소한 미리정해진 양만큼의 혈액의 감소를 유발하도록 구성되는 자극 패턴이 되도록 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴에 기인하는 혈액의 감소는 심장에 전기가 인가되는 1-3 초 이내 또는 심장에 전기가 인가되는 1,3,5 심박내에서 발생될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 605 동안 설정된 자극 패턴으로부터 얻은 혈액의 감소는 이완시 환자의 평균 혈압이 이완시 환자의 최초 혈압보다 적어도 8 mmHg 이하가 되도록 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴에 기인한 혈액 감소가 적어도 1분 동안 유지될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴의 결과인 혈액 감소가 적어도 5분 동안 유지될 수 있다. 일부 실시 예에서, 혈압은 자극이 시작되고부터 심박동이 5회가 되기 전에 최소 혈압에 도달할 수 있다. 예를 들어, 단계 605는 제1 자극 패턴이 혈압의 감소를 유발시키도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 미리정해진 시간 간격 동안 혈압의 감소를 유발시키도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 제1 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시간 간격은 최소 1분 또는 최소 5분을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 패턴은 미리정해진 정도 이상 만큼 미리 정해진 기간동안 미리 정해진 평균값을 초과하지 않는 혈압을 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리정해진 정도는 약 20 mmHg 이하의 차이가 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 미리 정해진 정도는 약 1mmHg 내지 약 8 mmHg 의 차이일 수 있다. 부 실시 예에서, 환자의 혈압은 일부 심박동에 대한 미리정해진 평균값을 초과할 수 있지만, 환자의 평균 혈압은 미리정해진 평균값을 초과할 수 없다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제2 자극 설정은 제1 자극 패턴을 인가하는 동안 감지되는 입력 데이터로부터 계산된 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터에 기초할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 자극 펄스들 사이에서 혈압 급등의 크기를 감소 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 펄스들 사이에서 혈압 급등은 기준선 혈압값의 비율로 감소될 수 있다. 예를 들어 제2 자극 패턴은 펄스들 사이에서 혈압의 80% 이상 상승을 방지하도록 구성될 수 있다. 즉, 제2 자극 패턴은 자극 펄스 사이에서 혈압을 약 80 % 이상 급상승하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 혈압을 40 % 이상 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 혈압을 약 10 mmHg 내지 약 30 mmHg 이상 급상승하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 20 mmHg로의 혈압 급상승을 방지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 다수개의 자극 펄스들을 포함할 수 있다. 다수개의 자극 펄스들 중에서 적어도 하나의 자극 펄스는 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소하도록 구성된 제1 자극 설정을 가질 수 있다. 다수개의 자극 펄스들 중에서 적어도 하나의 자극 펄스는 자극 펄스들 사이에서 발생하는 혈압값의 증가를 미리 정해진 값으로 제한하도록 심방 킥의 감소에 대하여 압력반사 응답을 감소하도록 구성된 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정은 압력반사 응답을 방지하도록 약 1회 내지 제5회 심박동 동안 혈압을 증가시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴의 다수개의 자극 펄스 중 약 1% 의 자극 펄스와 다수개의 자극 펄스의 40%의 자극 펄스 사이에서 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 가지는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자극 패턴의 다수개의 자극 펄스 중 약 1% 자극 펄스와 다수개의 자극 펄스 중 40%의 자극 펄스 사이에 제2 자극 설정을 갖는다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 응답하는 시간 상수의 비율에 기초하여 제1 설정을 갖는 자극 펄스 대 제2 설정을 갖는 제2 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설정을 갖는 자극 펄스 대 제2 설정을 갖는 제2 자극 펄스의 비율은 제1 설정 및 제2 설정 각각의 결과인 혈압의 변화의 시간 상수의 비율을 기초로 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정은 제1 AV 지연을 포함할 수 있고, 제2 자극 설정은 제2 AV 지연을 포함할 수 있으며, 제1 AV 지연은 제2 AV 지연보다 더 짧다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 하나 이상의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 약 8개 내지 약 13개의 자극 펄스 대 제2 자극 설정을 갖는 약 2개 내지 약 5개의 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 환자의 몸에서 호르몬 응답을 유발하도록 구성된 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 패턴은 환자의 몸에서 호르몬 반응을 유발하지 않도록 구성된 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 자극 패턴의 주어진 시퀀스 내에서 제1 자극 패턴 전에 인가될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 둘 이상의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(600)은 2개 내지 10개의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 혈압 센서 및 제어기는 적어도 부분적으로 폐쇄 루프로서 동작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 복수개의 자극 패턴을 실행하고 자극 패턴 각각에 대하여 자극이 있는 동안 환자 혈액에 관계되는 대응 입력 데이터를 수신하는 제어기를 포함할 수 있다. 복수개의 자극 패턴은 적어도 두 개의 자극 패턴을 포함할 수 있고, 2개의 자극 패턴은 각각 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성되는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함한다. 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 하나의 자극 펄스가 순차적으로 제공되는 횟수(number of times) 또는 기간이 서로 상이할 수 있다. 적어도 두 개의 자극 패턴은 소정의 AV 지연이 순서대로 발생하는 횟수 또는 시간의 길이에서 서로 상이할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 설정은 적어도 두 개의 자극 패턴 중에서 각각 동일할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극이 설정은 적어도 두 개의 자극 패턴들 각각에 대해 동일한 AV 지연을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 두 개의 자극 패턴들 각각에 포함된 하나 이상의 자극 설정이 서로 다를 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 복수개의 자극 패턴 각각에 대하여 입력 데이터에 관계되는 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 계산하는 제어기를 포함할 수 있다. 방법(600)은 혈압 변동 파라미터에 따라 자극 패턴을 적용하는 제어기를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 방법(600)은 자극 패턴을 최고 혈압 변동 파라미터를 갖는 자극 패턴이 되도록 조정하는 제어기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최고의 혈압 변동 파라미터는 가장 낮은 압력반사를 표시하는 혈압 변동 파라미터를 포함할 수 있다. 최고의 혈압 변동 파라미터는 미리 결정된 범위 내에서 압력 반사를 표시하는 혈압 변동 파라미터를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 환자의 신체로부터 호르몬 반응을 유발하도록 구성되는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있고, 반면 일부 실시 예에서는 제1 자극 패턴은 환자의 신체로부터 호르몬 반응을 유발하지 않도록 구성하는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 복수개의 자극 패턴은 제1 자극 패턴 및 제1 자극 패턴 후에 실행되는 제2 자극 패턴을 포함할 수 있다. 제2 자극 패턴은 제1 자극 패턴의 입력 데이터에 관계되는 혈압 변동 파라미터를 이용하는 알고리즘에 기초하여 설정되는 적어도 하나의 자극 설정을 가질 수 있다.
혈압 저하를 위한 시스템의 실시 예
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈압 감소를 위한 예시적인 시스템(700)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 시스템(700)은 선택적으로 유무선 통신과 관련된 하나의 장치이거나 또는 복수개의 장치들을 포함할 수 있다. 장치는 하우징 내부에 배치되는 다수개의 구성요소를 가질 수 있으며, 하우징과 전기적으로 및/또는 유선으로 연결되어 있을 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 심장(701)은 하나 이상의 자극 전극(702)에 의해 시스템(700)에 연결된다. 자극 전극은 자극 펄스를 이용하여 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 다수개의 전극(702)은 각각 심장의 서로 다른 챔버에 위치될 수 있다. 예를 들어 하나의 전극은 심방에 위치되고 다른 전극은 심실에 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 다수개의 전극(702)은 하나의 챔버내에 위치할 수도 있다. 예를 들어 두 개의 하나의 전극이 심방에 위치될 수 있고/있거나 두 개의 전극이 하나의 심실에 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나의 전극은 제1 챔버에 위치될 수 있고 다수개의 전극들은 제2 챔버에 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 전극(702)은 일반적인 심장의 심박조율기 리드선 예컨대 Medtronic Capsure® pacing leads를 포함할 수 있다. 이러한 리드선들은 심장(701)과 시스템(700)을 연결하기 위해 사용된다. 심박조율기 리드선은 일단이 산업 표준 IS-1 BI 커넥터(reference standard ISO 5148-3:2013)에, 타단은 전극에, 그들 사이는 절연전선 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, IS-1 BI 커넥터는 두 전극 접점에는 스테인레스 스틸을 이용하고 절연 재료로서는 실리콘을 이용하여 구성되었다. 일부 실시 예에서는 절연체로서 폴리 우레탄이 사용될 수 있다.
하나 이상의 심장 챔버의 자극은 전술한 심장의 심박조율기 리드선을 이용하여 심방 또는 심실의 두 전극 사이에 전압을 놓음으로써 달성될 수 있다. 자극 회로는 트랜지스터 네트워크(예, MOSFETS)를 사용하여 2.0V 와 같이 특정하게 프로그래밍 할 수 있는 전압으로 콘덴서를 충전하고, 그 이후 0.5초와 같이 프로그래밍 할 수 있는 고정된 기간동안 전극과의 접속을 제어한다. 또한, 동일한 네트워크는 자극이 완료된 후에 전극 상에 축적될 수 있는 임의의 잔여 전하의 방전을 관리할 수 있다. 동일한 네트워크는 예컨대 바이폴라(2개의 전극 사이에) 또는 유니폴라(하나의 전극과 자극 하우징 사이에) 인가되는 자극의 유형을 제어할 수 있다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 하나 이상의 전극은 한쪽 또는 양쪽 심실 및/또는 한쪽 또는 양쪽의 심방에 접촉하게 배치될 수 있다. 이러한 전극은 각각의 심장 챔버에서 자극을 감지하거나, 각각의 심장챔버에 자극을 전달하기 위해 또는 양자를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 페이싱 전극(pacing electrodes)이 양쪽의 심실에 주입되되, 하나의 전극은 우심실에 이식되고 추가 전극은 관상정맥동(coronary sinus)을 통해 좌심실에 위치하고, 시스템(700)은 심실 자극에 의해 유발되는 비동기화(dyssynchrony)를 감소시키기 위해서 양쪽 심실에 양심실 자극을 생성하는 수단을 포함한다.
시스템(700)은 제어기(703)를 포함할 수 있다. 시스템(700)은 전원(704)(예를 들어, 전기 자극기의 기술 분야에서 공지된 바와 같은 베터리)을 포함한 전기 자극기일 수 있다. 제어기(703) 및/또는 전극(702)은 전원(704)으로부터 전원을 끌어갈 수 있다.
선택적으로, 시스템(700)의 전기 자극기는 밀봉형(hermetically sealed) 하우징과 헤더로 구성된다. 하우징은 티타늄 또는 기타 생체적합 재료로 구성 될 수 있으며, 전원(704), 전자장치 및 외부 장치와 통신하기 위한 원격 측정 코일 또는 통신 모듈(707)을 포함할 수 있다. 전원(704)은 이식형(implantable grade), 밀봉형(hermetically sealed), 기본 배터리일 수 있다. 배터리 화학물질은 리튬-요오드일 수 있다. 다른 실시 예는 더 크거나 더 작은 배터리를 사용할 수도 있다. 다른 실시 예는 리튬이온 충전식 베터리와 같은 충전용 베터리를 사용할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전자장치는 표준 규격 전자장치(예를 들어, 트랜지스터 및 다이오드) 및/또는 주문제작한 전자장치(예를 들어, ASIC)로 구성될 수 있다.
심방 흥분 및/또는 심실 흥분의 시작을 검출하기 위해서, 하나 이상의 감지 전극을 심장의 관심 위치 또는 관심 위치 주위에 이식할 수 있다. 이러한 감지 전극은 심장에 펄스를 전달하기 위해 사용되는 전극들과 동일하거나 또는 전용 감지 전극 일 수 있다. 전기적 활성도는 불필요한 노이즈를 제거하기 위해 밴드 패스 필터링을 할 수 있고, 프로그램가능한 컷오프 주파수를 가진 심장 심박조율기(참조번호 EN45502-2-1:2003)에 대한 국제 표준에 따를 수 있다. 전기 회로는 심장 챔버의 전파 활성화에 의해 생성되는 전기적 신호를 증폭시키기 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 사전 정의된 임계값을 넘는 지와 같은 특정 기준을 충족하면 전기적 신호의 활성화의 시작을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호는 프로그램 가능한 이득으로 증폭되고 이후 이 신호는 0.2mV (심방) 및 0.4mV (심실)의 프로그램가능한 검출 임계값으로 임계값을 검출하기 위해 비교기를 통과할 수 있다. 이러한 흥분 검출 수단은 챔버내의 실제 활성화의 시작과 활성화 검출 사이의 지연을 가져올 수 있으며, 이것은 검출 전극이 흥분원으로부터 멀리 떨어져 있고, 신호가 검출 기준을 충족시키는데 시간이 걸리기 때문이며, 이 시간은 무시해도 될 정도가 아니고, 이 시간은 약 5 내지 50 ms 또는 그 이상의 범위 내에 있을 것이기 때문이다. 이러한 경우에, 흥분의 시작 타이밍은 감지된 흥분의 감지 타이밍에 기초하여 추정될 수 있고, 지연을 보상하기 위해 자극 펄스의 전달을 계산할 것이다.
선택적으로, 제어기(703)는 환자의 활동 레벨을 측정하기 위한 가속도계와 접속이 된다. 환자의 활동 레벨은 환자의 필요에 따라 페이싱 레이트(pacing rate) 및/또는 BPR 설정 및/또는 자극 패턴을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 활동 레벨은 혈압에 영향을 미치는 소망 레벨을 제어하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈압 감소는 혈압의 증가가 필요할 때 더 나은 성능을 가능하게 하기 위해 활동의 높은 레벨에서 감소될 수 있다. 선택적으로, 환자가 비활동(예를 들어 수면시) 상태일 때, 혈압은 자연적으로 감소될 수 있고, 이러한 경우 페이싱은 원하는 임계값 이하로 혈압을 저하시키는 것을 방지하기 위해 조정될 수 있다. 또한 활동 레벨이 필요할 때 더 잘 응답할 수 있도록 압력 반사에 기초하여 설정을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 센서는, 예를 들어, 압전 센서일 수 있다. 다른 실시 예는 MEMS 기반의 가속도 센서를 사용할 수 있다. 다른 실시 예는 가속도계와 함께 선택적으로 조합되어, 분당 환기량(minute ventilation) 센서를 사용할 수 있다.
제어기(703)는 하나 이상의 전극(702)을 통해 심장(701)에 전기를 전달하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)는 여기에 개시된 임의의 실시 예에 따라 자극 펄스의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 펄스는 심장의 적어도 하나의 심실에 전달될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 제1 자극 설정과 제2 자극 설정을 포함할 수 있고, 여기에서 제2 자극 설정은 제1 자극 설정과는 상이하며, 제1 자극 설정과 제2 자극 설정은 심방 킥을 방지하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정은 제2 자극 설정과는 상이한 AV 지연을 갖는다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 최대 심방 신장이 자극이 수신되지 않았을 때 동일 심장의 최대 심장 신장 이하의 값이 되도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 AV 판막이 개방되었을 때 심방이 최대 하중(maximum force)을 받도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘은 이전의 자연 심방 수축의 메커니즘 과는 상이하도록 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘을 변경하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 힘을 감소시키도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축을 방지하도록 구성된다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 각양각색의 AV 지연을 전달하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)는 (본 명세서에 기술 된 바와 같이) 심방 수축 또는 흥분이 발생했을 때를 감지하고 이후 또는 장래에 예상되는 심방 수축 또는 흥분의 고정 간격 전후에 심실 자극을 전달하도록 구성될 수 있다. 간격은 프로그래밍될 수 있다. 또한 제어기(703)는 심방을 자극하고 이후 심실에 자극을 고정된 간격으로 전달하도록 구성될 수 있으며, 이 고정된 간격 또한 프로그래밍될 수 있다. 프로그래밍 가능한 간격은, 원하는 치료 효과를 제공하기 위해 예를 들어 2 ms 와 70 ms 사이에서 변경될 수 있고, 심지어 음의 AV 지연을 -50 ms 까지 제공할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 자극 패턴을 여러 번 반복하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(703)는 자극 패턴을 두번 반복할 수 있다. 다른 변형예에서, 제어기(703)는 한 시간 동안 적어도 2번의 자극 패턴을 반복하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)에 의해 반복되는 자극 패턴은 자극 패턴의 임의의 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소시키거나 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 감소시키거나 또는 방지하도록 각각 구성된 2개의 서로 상이한 자극 설정을 포함할 수 있다. 이러한 2개의 자극 설정은 AV 지연과 같은 하나 이상의 파라미터에 의해 차이가 날 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 미리결정된 시간 간격 동안 연속하는 하나 이상의 자극 패턴을 실행시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 시간 간격은 10분 이상이 될 수 있다. 다른 실시 예에서 시간 간격은 30분 이상, 한시간 이상 또는 24시간 이상이 될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 한달(예를 들어 1년 중 1달)이 될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 일년 보다 더 길수도 있다. 일부 실시 예에서는 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격의 일부 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격의 약 50% 동안 내지 약 100% 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 간 시간 간격의 약 50% 동안의 간격 내지 약 85% 동안의 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격 동안 적어도 1회 심박동에 대한 제1 자극 설정보다 보다 긴 AV 지연을 갖는 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 제1 자극 설정과는 서로 상이할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 각각 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 킥을 줄이지 않거나 방지하지 않도록 각각 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 50%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 30%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 20%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 5% 내지 약 20%의 시간 간격을 포함할 수 있다.
혈압은 서캐디언(circadian) 방식으로 변화하는 것으로 알려져 있고, 일부 예에서, 비정상적으로 고혈압은 오직 또는 대부분 24시간 중 일부(예를 들어 야간 또는 주간 또는 그 일부동안)에만 나타나는 것이 일반적이다. 추가적으로 혈압은 물리적 활동성에 따라 변화하는 것으로 알려져 있고, 사람은 활동중에 휴식중인 혈압 보다 더 높은 혈압을 갖는다. 일부 예에서, 혈압을 저하시키기 위해 치료 파라미터를 변경하거나 또는 심지어 심장 자극의 전달을 보류함으로써, 필요에 따라 치료의 전달을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 하루 중 다른 시간대에 및/또는 환자가 활동 또는 휴식 때에, 심장 자극은 자극의 파라미터를 조절하도록 변경될 수 있고, 또는 간단히 턴 온/오프 될 수 있다. 선택적으로, 이러한 자극의 전달은 하루의 시간에 따라 제어하고 그리고 환자의 서캐디안 BP 리듬에 적응될 수 있다.
보기에서, 도 21은 24시간 동안 모니터링한 처치하지 않은 환자의 수축기 혈압(BP)을 도시한다. 시간당 평균을 표시한다. 도시된 바와 같이, 환자의 혈압은 낮 동안(오전 10 내지 오후 6시 경)에만 비정상적으로 높았다. 이러한 경우, BP가 비정상적으로 높은 것으로 예상되는 낮 동안(즉, 필요할 때, 또는 필요가 예상될 때)에만 심방 킥을 감소하도록 및/또는 AC 자극을 제공하도록 구성된 펄스를 제공하는 디바이스를 설정하는 것이 바람직할 수 있다(즉, 필요할 때, 또는 필요가 예상될 때).
다른 예가 도 22에 도시된다. 여기서 환자의 처치되지 않은 혈압(도 22의 라인에서의 "x" 데이터 자료점으로 표시됨)은 밤 동안(오후 2시 와 오전 7시)에만 비정상적으로 높은 것을 볼 수 있다. 낮 동안 BP의 증가는 정상 범위이고, 환자의 활동성의 증가에 기인할 수 있다. 선택적으로, 환자는 혈압의 상승이 낮동안 측정될지라도, 낮동안 치료를 필요로하지 않는 것으로 가정될 수 있고, 이러한 증가는 혈압을 저하시키는 처치의 전달을 유도하지 않아야 한다. 선택적으로 낮 동안 혈압을 측정하지 않도록 설정될 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 환자는 이하 설정을 갖는 혈압을 저하시키는 펄스로 처치된다. 상기 설정은 10회의 심박동 동안 15 ms 의 AV 지연으로 심방과 심실 모두를 페이싱하고, 다음 40 ms 심방과 심실 양쪽에 AV 의 AV 지연으로 심방과 심실 모두를 페이싱한다. 이러한 치료는 매일 오후 3시에 시작하여 13시간 지속되도록 전달된다. 결과적인 BP가 (도 22에 원형 자료점으로 표시되어) 플로팅되고, 알 수 있는 바와 같이, BP는 본질적으로 하루 동안 정상 범위 내이고, 치료 전(처치 이후, BP는 약 30 mmHg 이상이지 않고, 반면, 비처치시 40 mmHg) 동안보다 훨씬 적은 변화를 나타낸다.
일부 실시예에서, 환자 본래의(자극하지 않은) 혈압 프로파일이 먼저 결정되고, 본래의 프로파일에 기초하여, 혈압의 바람직한 감소를 발생시키는 자극 파라미터가 그에 따라 결정된다. 도 22는 그러한 접근의 하나의 예를 예시한다. 일부 실시 예에서, 혈압은 장치의 작동 중에 연속적으로 또는 간헐적으로 측정되고, 혈압의 바람직한 감소를 발생시키는 자극 파라미터가 그에 따라 결정된다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 적어도 하나의 심방에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 10~60개의 자극 펄스의 시퀀스를 포함하는 하나 이상의 연속하는 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제어기(703)는 10~60개의 시퀀스에 포함된 1-10회의 심장 박동의 시퀀스를 포함하는 하나 이상의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있고, 1-10회의 심장 박동의 시퀀스는 제1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다. 예를 들어, 10-60개의 자극 펄스는 제1 자극 설정을 갖는 5개의 자극 펄스 이후에 제1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 갖는 하나의 심박동이 따라오고, 제1 자극 설정을 갖는 50개의 자극 펄스가 뒤따라 올 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 적어도 하나의 심방에서 심방 킥을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자연적 AV 지연을 포함할 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자극없이 발생할 수도 있다.
시스템(700)은 하나 이상의 센서(705)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 각 센서(705)는 심장의 전기적 활성화를 감지하기 위한 하나 이상의 감지 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 감지 전극들은 하나 이상의 전극(702)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 하나 이상의 혈압 센서(이식형 및/또는 체외형)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 센서(705)는 심장(예를 들어, 심방 및/또는 심실)에 이식되는 하나 이상의 압력 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 하나 이상의 혈류 센서(이식형 및/또는 체외형)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(705)는 AV 판막을 통해 흐르는 혈액을 초음파로 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 AV 판막의 폐쇄 타이밍을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 센서는 제어기와 함께 폐쇄 루프에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
센서(705)로부터의 정보는 임의의 통신 형태로 제어기(703)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 시스템(700)은 시스템 구성요소 사이에서 수신되는 정보 및/또는 시스템 외부의 장치로 전송되는 정보를 위한 하나 이상의 통신 모듈(707)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제어기(703)는 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터는 하나 이상의 시각에서 측정되는 BP 또는 BP 의 변동(예를 들어, 변화의 정도 및/또는 변화율 및/또는 시간에 따른 혈압의 변화를 설명하는 함수) 및/또는 BP 또는 BP의 변동과 관련된 통계 자료의 변경, 최대 및/또는 최소 BP 값을 가리키는 데이터를 포함할 수 있다.
선택적으로, 시스템(700)은 정보를 제공하기 위한 및/또는 정보의 입력을 허용하기 위한 하나 이상의 사용자 인터페이스(708)를 포함할 수 있다. 정보를 제공하는 것은 예를 들어 시스템과 관련된 동작 정보의 표시 및/또는 동작하는 동안 시스템에 의해 기록되고/기록되거나 시스템에 의해 수신되는 데이터의 표시를 포함할 수 있다. 이것은 감지된 파라미터(들) 및/또는 감지된 파라미터(들)과 동작 정보(예를 들어 자극 패턴 설정 및/또는 주어진 페이스(pace)의 전달과 감지된 정보 사이의 상대적 타이밍)와의 관계를 포함할 수 있다.
선택적으로, 사용자 인터페이스(708)는 소프트웨어 애플리케이션을 실행시키는 시판 랩톱 컴퓨터(예를 들어, 윈도우 기반 컴퓨터)로 구성될 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션은 명령을 생성하는 역할을 할 수 있고, 상기 명령은 소프트웨어 애플리케이션이 이식형 자극기와 통신하기 위한 원격측정 회로를 포함하는 휴대용 완드(wand)에 차례로 접속하는 인터페이스에 전달된다. 상기 완드에 송신되는 명령은 자극 파라미터 설정 및/또는 장치 진단, 장치 데이터, 심장 데이터 및 실시간 심장 센싱을 검색하기 위해 사용될 수 있다. 또한 인터페이스는 3 리드 ECG의 접속을 허용하고, 이 데이터는 소프트웨어 애플리케이션에 의해 랩톱 컴퓨터 스크린 상에 표시된다. 다른 실시 예들은 3 리드 ECG 회로를 포함하지 않거나 12 리드 ECG 회로를 포함할 수 있다. 다른 실시 예는 세 가지 기능을 모두 수행하는 하드웨어의 전용 부품으로 완드(wand), 인터페이스, 및 노트북 컴퓨터의 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 인터페이스(708)는 사용자(예를 들어, 의사)가 일련의 제어 명령(예를 들어, 목표 값 및/또는 범위 및/또는 다른 제한 또는 명령)을 시스템에 제공하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 인터페이스(들)(708)는 사용자가 하나 이상의 센서(705)로부터 얻은 데이터(예를 들면, 수동 혈압 측정 결과 및/또는 초음파 모니터 결과)를 입력할 수 있게 할 수 있다.
선택적으로, 하나 이상의 사용자 인터페이스(708)는 사용자가 (예를 들어, 시스템(700)에 저장된 일련의 자극 패턴들로부터) 자극 패턴을 선택하거나 또는 자극 패턴의 설정 및/또는 선택에 제약을 부과하도록 할 수 있게 한다.
선택적으로, 시스템(700)은 하나 이상의 프로세서(706)를 포함할 수 있다. 프로세서는 시스템(700)에 의해 전달을 위한 자극 패턴을 선택하기 위하여, 센서(705)로부터 감지된 파라미터 및/또는 사용자 인터페이스(708)로부터의 입력 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 프로세서(706)는 감지된 파라미터 및 추출된 정보 및/또는 수학식 상수를 분석하도록 구성될 수 있고, 수학식 상수는 자극 패턴의 선택 및/또는 평가에 사용되기 위한 값이다.
시스템(700)의 하나 이상의 구성요소 또는 그러한 구성요소의 일부가 환자에게 이식되어 있는 반면, 시스템(700)의 일부 구성요소 또는 그러한 구성요소의 일부는 환자의 외부에 있을 수도 있다. 일부 구성요소(또는 구성요소의 부품)가 이식되고 다른 것은 그렇지 않은 경우, 본질적으로 당 업계에 공지된 바와 같은 유무선 수단에 의해 각 구성요소간의 통신이 일어날 수 있다. 예를 들어, 제어기(703) 및/또는 프로세서(706)의 일부 또는 모든 기능은 인체의 외부에서 수행 될 수 있다. 환자의 신체의 외부에 시스템(700)의 일부 구성요소를 갖는 것은 이식 장치의 크기의 감소 및/또는 에너지 요구량 및/또는 시스템의 연산 능력의 증가에 도움이 될 수 있다.
시스템(700)은 심장 기능 및 전반적인 심혈관계 성능의 제어와 관련된 부가 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 심실의 자극에 의해 발생될 수 있는 비동기를 감소시키도록 양심실 조율(Biventricular pacing) 또는 재 동기화 치료를 가능하게 하기 위해 하나 이상의 알고리즘 및/또는 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 심 박출량에서 일어날 수 있는 감소를 보상하기 위해 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘은 심 박출량을 증가시키거나 또는 심박출량을 제어하기 위한 공지된 다른 방법을 구현하기 위해 심박수를 변경할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 임의의 상황에 대한 응답으로서 심박수의 변화에 영향을 주는 응답률 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 운동, 환기 동작(ventilation activity) 및/또는 산소 소비의 레벨의 변화에 대한 응답으로서 심박수의 변화에 영향을 주는 레이트(rate) 응답 알고리즘을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 활동을 검출하는 센서를 포함할 수 있고, 이 알고리즘은 환자가 운동하는 동안에 환자의 혈압이 감소되지 않도록 자극을 오프시킬 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 실시간 클럭을 포함할 수 있다. 이러한 클럭은 자극의 타이밍을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 낮 시간에 따라 자극을 온 또는 오프하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 이 알고리즘의 유형은 환자가 수면을 취하는 밤 동안에 저혈압을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 하나 이상의 시스템(700)의 구성 요소를 포함하는 키트(kit)와 환자의 혈압과 관련된 입력에 기초하여 자극 패턴을 조정하기 위한 일련의 명령어들이 제공될 수 있다.
일부 실시 예는 감지된 자연 심박동수 또는 자연적 흥분에 기초하여 자연 심박수보다 높은 속도로 자극을 전달하도록 구성되는 혈압을 저하시키기 위한 시스템을 제공 할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 자극 펄스들의 전달 사이에서 자연적 흥분을 감지하도록 구성될 수 있고, 자연 활동이 감지되는 경우, 이 시스템은 챔버에 자극 펄스의 전달을 억제하기 위해 구성 될 수 있다. 주어진 시간 프레임 내에서 감지된 활성화량이 임계값을 초과하는 경우, 자연 심 박동수는 자극 펄스의 전달 속도 보다 더 높다고 간주될 수 있으며, 전달 속도는 예를 들어 환자의 심박수의 증가를 수용하기 위해 증가될 수 있다. 한편, 주어진 시간 프레임 내에서 감지된 활성화량이 임계값(이 임계값은 0일 수 있음) 보다 낮은 경우, 자연 심장 박동은 자극 펄스의 전달 속도보다 더 낮다고 간주될 수 있으며, 전달 속도는 예를 들어 환자 심장의 흥분을 방지하기 위해 감소될 수 있다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 일 실시 예에 따르면, 혈압을 저하시키기 위한 시스템은 환자의 심장의 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분율을 감지하기 위한 센서, 심방과 심실에 자극 펄스를 전달하기 위한 자극 회로, 및 상기 자극회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 센싱에 기초하여 환자의 심장 박동률을 검출하고, 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 자극 펄스는 심방과 심실 중 적어도 하나에 각각 제공된다. 자극 펄스는 감지된 흥분율보다 더 높은 속도로 전달될 수 있고, 심방의 자극되기 약 50ms 전부터 약 70 ms 후 사이의 시간 동안 심실을 자극하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예는 예측되는 다음 심방 수축에 기초하여 혈압을 저하시키기 위한 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들면, 혈압을 저하시키기 위한 시스템은 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분율을 감지하기 위한 센서 및 심방과 심실 중 적어도 하나에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로 및 자극회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 이전 심장 흥분의 감지된 흥분율에 기초하여 다음 심방 흥분의 타이밍을 예측하는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 적어도 하나의 심실은 예측되는 다음 심방 흥분 전 약 50 ms 와 흥분 후 10 ms 사이의 시간 동안 자극된다. 예측되는 타이밍은 2회의 이전 감지된 심방 흥분 사이의 시간 간격과, 이전에 감지된 이들 심방 흥분 사이의 간격을 기초로 할 수 있다. 함수는 시간 간격의 변화, 시간 간격의 변화율 및/또는 시간 간격 내에서의 주기적인 변동(예를 들어, 호흡에 기인한 주기적인 변동)의 검출을 포함할 수 있다.
선택적으로, 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분 속도를 감지하기 위한 센서는 심방 흥분을 감지하기 위한 전극을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 다음 심방 수축의 예측은 간격의 변화율 및 주기의 변동을 포함하는 이전에 감지된 흥분 함수를 기초로 할 수 있다.
다른 측면에서, 예측되는 다음 심방 수축의 타이밍은 심방 흥분과 심방 흥분의 감지 사이의 지연을 반영하기 위해 조정될 수 있다.
다른 측면에서, 시스템은 심장 활동성과 관련된 파라미터를 감지하고, 그에 따라 심실이 자극되는 시간을 조정하기 위한 추가적인 센서를 더 포함할 수 있다. 파라미터는 혈압, 혈류, AV 판막 상태 및 심장 또는 그의 일부의 벽운동(wall motion)과 관련된 데이터로 구성된 그룹의 멤버일 수 있다. 추가적인 센서는 압력 센서, 임피던스 센서, 초음파 센서 및/또는 하나 이상의 오디오 센서 및/또는 하나 이상의 혈류 센서로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 추가적인 센서는 이식형일 수 있다.
심방 킥 감소
일부 실시 예는 혈압이 심방의 적어도 일부가 수축하는 동안 적어도 하나의 AV 판막의 폐쇄를 유발함으로써 감소될 수 있다는 발명자들의 깨달음으로부터 기인한다. 이것은 심실 충만에 대한 심방 수축의 기여를 감소 또는 방지할 것이고, 따라서 이완기의 끝에 심장 충전을 감소시키고 결과적으로 혈압을 저하시킨다.
일부 실시 예에서, 심방의 적어도 일부의 수축은 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 심방 수축의 40% 이상이 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 것이다. 일부 실시 예에서 심방 수축의 적어도 80%는 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 것이다. 예를 들어, 수축은 심실이 수축되기 약 20ms 이하 전에 시작될 수 있거나, 또는 심방의 흥분은 심실이 흥분되기 약 20ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축의 100%가 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 수 있고, 이러한 경우 심실 흥분은 심실 수축이 심방의 수축 시작 전에 시작되도록 타이밍된다. 이것은 심방 흥분의 시작 전에 심실이 흥분하는 것을 포함할 수 있다. AV 판막 폐쇄에 의해 발생하는 심방 수축의 비율이 높을수록, 심방 킥은 더 많이 감소된다. 심방과 심실 모두의 자극은 폐쇄된 판막에 대항하여 발생하는 심방 수축의 백분율을 더 잘 제어하도록 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에서 심방의 폐쇄된 판막에 대항하여 발생하는 심방의 적어도 일부의 수축을 유발하도록 구현될 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방이 기계적으로 수축을 시작하고 70ms 이후 또는 심방이 기계적으로 수축을 시작하고 40ms 이후 또는 심지어 심방이 기계적으로 수축을 시작한 후 5 ms 또는 10 ms 이하에서 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 기계적인 수축의 시작 전에 닫힐 수도 있다. 예를 들어 AV 판막은 심방의 기계적인 수축이 시작되기 5 ms 이내에 폐쇄 될 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 기계적인 수축의 시작과 동시에 닫힐 수도 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 심방의 기계적 수축의 개시 후 닫힐 수도 있다. 예를 들어, AV 판막은 심방의 기계적 수축이 시작된 후 5 ms 내에 폐쇄 될 수 있다.
일부 실시 예에서 챔버 수축의 시작은 수축의 시작이 감지될 수 있고, 자극 펄스는 수축의 시작의 감지와 관하여 타이밍될 수 있다. 챔버 내의 수축의 시작은 챔버 내의 수축력의 활성 생성의 시작이다. 수축의 시작은 챔버 내로 흘러들어가는 혈류와 관계없이 압력의 빠른 변화에 의해 감지될 수 있다. 또한, 초음파를 이용하여 심장 챔버의 벽의 움직임을 측정하고 또는 챔버의 용적의 감소를 측정함으로써 수축의 시작을 감지할 수 있다. 수축의 시작을 감지하는 이러한 방법이 수축의 실제 시작과 수축의 시작의 감지 사이의 지연을 가져올 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축의 시작 후에 닫힐 수 있다. 예를 들어, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 70 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 40 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 10 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 5 ms 후에 닫힐 수 있다.
일반적으로, 심방 수축은 심방 흥분이 시작되고 약 40 ms 내지 약 100 ms 후에 시작될 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 심방 흥분의 시작 이후 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 170 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 110 ms 후에 닫힐 수 있다. 다른 실시 예에서, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후에 약 40 ms 내지 약 80 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 75 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 50 ms 후에 닫힐 수 있다.
일부 실시 예에서, 챔버 내의 흥분의 시작이 감지될 수 있고, 자극 펄스는 감지된 흥분의 시작에 대해서 시간 조절되어도 좋다. 흥분의 시작은 챔버를 통해 전파되는 활동 전위의 시작이다. 흥분의 시작은 증폭기에 접속된 감지 전극을 이용하여 챔버의 국소적인 전기적 활동성을 감지함으로써 감지될 수 있다. 또한, 흥분의 시작은 심전도에 의해 검출될 수 있다.
일부 실시 예에서, 흥분의 시작을 감지하는 방법은 흥분의 실제 시작과 흥분의 시작의 감지 사이의 지연을 가질 수 있다. 감지된 심방 흥분의 타이밍은 흥분의 실제 시작과 흥분의 시작의 감지 사이의 지연을 고려함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 감지 지연은 20-40 ms로 추정된다면, 자극 펄스는 심방의 흥분 시작의 0-70 ms 후에 전달되도록 하고, 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트의 40 ms 전과 다음 예측되는 감지 이벤트의 30 ms 후 또는 다음 감지 이벤트 30 ms 후까지 펄스를 전달하도록 설정될 수 있다. 이와 같이, 자극 펄스가 심방 흥분이 시작되기 0-50 ms 전에 심실에 전달되도록 하는 경우, 감지 지연은 20-40 ms로 가정하면, 이 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트 40ms 이전과 다음 예측 감지 이벤트 90 ms 이전 사이에 펄스를 전달하도록 설정할 수 있다. 감지 지연은 흥분 시작의 위치와 감지 전극 사이의 거리, 전기적 신호의 레벨 감지 회로의 특성 및 감지 이벤트의 임계값 설정 중 어느 하나 이상에 의해 기인할 수 있다. 이 지연은 예를 들어, 흥분의 시작 위치에서 전극 위치까지 신호가 전파되는 기간, 감지 회로의 주파수 응답과 관련된 기간 및/또는 감지 회로에 의해 신호 전파 에너지가 검출가능한 레벨에 도착하기 위해 요구되는 기간을 포함할 수 있다. 이 지연은 중요한 의미가 있고 예를 들면 약 5 ms 내지 100 ms 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 지연을 추정하기 위한 하나의 접근법은 심방과 심실의 양쪽이 감지되어 측정되는 AV 지연과 심방이 페이싱되어 심실이 감지되는 AV 지연 사이의 시간차를 이용하는 것이다. 다른 접근법은 설정 임계값, 신호 강도 및 주파수 성분에 기초하여 증폭기의 응답 시간의 계산법을 사용할 수 있다. 다른 접근법은 혈압에 대한 효과가 원하는 AV 지연에 의해 심방과 심실 양쪽을 페이싱함으로써 얻어지는 효과와 동일해질 때까지, 감지에 사용되는 지연을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축의 시작 전에 닫힐 수도 있다. 예를 들어, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축이 시작되기 약 0 ms 내지 약 5 ms 이내에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축의 시작과 동시에 닫힐 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막 폐쇄의 직접적인 기계적 제어가 수행될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 기계적 장치 또는 그 장치의 일부가 환자에게 삽입되고, 심방과 심실 사이의 판막의 폐쇄를 유발하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 인공 판막은 환자의 심장에 삽입되고 일부 실시 예에 따라 기계적으로 폐쇄되도록 동작될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자극 패턴을 제공하는 것 대신 또는 그에 더하여, AV 판막의 전술된 폐쇄가 삽입된 판막을 기능적으로 제어함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 심방 흥분의 시작과 심실 흥분 사이의 짧거나 심지어 음의 시간 간격은 심장 충전을 감소하기 위하여 채택되고, 그럼으로써 혈압이 감소된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 심방 흥분의 시작과 심실 흥분 사이의 음의 시간 간격이란 단일 심장 주기 내에서 적어도 하나의 심실에 대한 흥분의 시작이 심실 흥분의 시작 전에 발생하는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 심방 수축은 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 적어도 부분적으로 발생할 수 있고, 심실 내에서 생성되는 압력이 심방내의 압력보다 더 커질 수 있다. 심실 수축이 시작되고 짧은 시간 이후에, 심실 내의 압력은 심방 내의 압력을 초과할 수 있고, 판막의 수동적인 폐쇄를 가져올 수 있다. 판막의 이러한 닫힘은 심방 킥을 감소 또는 심지어 제거할 수 있고 차례로 심실 충만을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 심실 수축의 힘이 감소될 수 있고 혈압은 떨어질 수 있다.
각각의 심장 챔버내에서 흥분의 시작과 기계적인 수축의 시작 사이의 시간은 고정되지 않는다. 따라서, 흥분의 타이밍은 수축 동안 동일한 효과를 보증하지 않는다. 그러나, 일부 실시 예에서 흥분 동안 타이밍은 실용적인 이유에서 준거 범위(frame of reference)로서 사용된다. 흥분의 타이밍을 제어하는 궁극적인 목적은 수축의 타이밍을 제어하는 것이다.
일부 실시 예에서, 심방 수축의 시작과 심실 수축의 사이의 짧거나 심지어 음의 시간 간격은 심장 충전을 감소시킴으로써 혈압을 저하시키기 위해 채택될 수 있다. 이러한 경우, 심실이 수축 시작에 의해 판막이 폐쇄가 발생된 이후, 심방 수축에 대하여 통제가 더 용이할 것이다.
일부 실시 예에서, 심방 수축의 40 % 이상이 심실 수축기(systole) 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 심방 수축은 심실이 수축되기 약 60 ms 이하 전에 시작될 수 있고, 또는 심방의 흥분은 심실의 흥분의 60 ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서 심방 수축의 80% 이상은 심실 수축기 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 심방 수축은 심실이 수축되기 약 20 ms 이하 전에 시작될 수 있고, 또는 심방의 흥분은 심실의 흥분의 20 ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 100%의 심방 수축이 심실 수축기 동안 발생될 수 있고, 이러한 경우 심실 흥분은 심실 수축이 심방 수축의 시작전에 시작할 수 있도록 타이밍된다. 이것은 심실 흥분의 시작 전에 심실이 흥분하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예는 대응하는 심방이 수축하는 동안 또는 수축하기 전에 적어도 하나의 심실이 수축하도록 심장의 적어도 하나의 심실의 수축을 유발하는 방법을 제공한다. 이 목표를 달성하는 한 가지 방법은 대응하는 심방의 흥분의 시작되기 약 50 ms 전에서부터 심방의 흥분이 시작 이후 70 ms 사이의 시점에서의 심실 흥분에 의한 것이다. 일부 실시 예에서는 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작과 대응하는 심방의 흥분의 시작 사이의 시간 간격이 0이 될 수 있다. 반대로, 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작은 대응하는 심방의 흥분의 시작과 동시에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 내지 약 50 ms 사이에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 2 ms 전에서 시작되고 적어도 2 ms 이후 이내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 10 ms 전에서 시작되고 적어도 10 ms 이후 이내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 전에 적어도 20 ms 전에서 시작되고 적어도 20 ms 이후 이내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 40 ms 전에서 시작되고 적어도 40 ms 이후 이내에서 발생될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법은 자극 펄스를 자극 회로로부터 심방과 심실 중 적어도 어느 하나에 전달하는 단계 및 자극 회로에 접속된 프로세서 회로를 동작시키는 단계를 포함할 수 있고, 프로세서 회로는 적어도 하나의 심방에서 심방이 흥분하기 시작하기 약 0 ms 내지 약 50 ms 사이에 시작되도록 심실의 흥분을 유발시키도록 심실을 자극하는 동작모드에서 동작되고, 그럼으로써 치료 전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 일부 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 심방 수축의 시간의 타이밍이 알려져 있고, 심방 수축의 시간의 타이밍을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분이 시작된지 20 ms 이후 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분의 40 ms 이전에 자극된다고 알려져 있다면, 그 이후, 심실은 심방 흥분의 감지가 예상되기 60ms 전에 자극될 것이다. 다른 실시 예에서 방법은, 자극 회로와 연결되는 프로세서 회로가 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 심방의 흥분을 유발하도록 심방을 자극하는 동작모드에서 동작하도록 하는 단계를 포함하고, 이로써, 치료 전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시킨다. 예를 들어, 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성의 펄스가 환자의 심실에 제공된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에서 하나 이상의 흥분성 펄스(excitatory pulses)가 심방에 전달되는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분 감지에 의존하지 않고 페이싱이 타이밍될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서 심방 흥분은 하나 이상의 흥분성 펄스가 자연적으로 흥분이 발생하기 전에 심방에 전달되는 것을 확인하기 위하여 감지된다. 선택적으로, 심방 흥분은 본래의 심방 흥분율이 본래의 심실 흥분율보다 낮을 때 심실의 흥분이 시작된지 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 이후에 시작될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치는 심방과 심실 중 적어도 어느 하나에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 장치는 자극 회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 프로세서 회로는 적어도 하나의 심방에 심방 흥분이 시작되기 전 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 전에 시작되도록 심실 흥분을 유발하기 위해 심실을 자극함으로써 치료전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고, 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시키는 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분을 감지하는 순간 사이의 시간 간격은 공지되어 있고, 심방 흥분의 시작 타이밍을 산정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분이 시작되고 20 ms 이후 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분이 시작되기 40 ms 이전에 자극되는 것으로 공지 또는 추정된다면, 이 후, 심실은 심방 흥분의 예상되는 감지 60 ms 전에 자극되게 된다.
다른 실시 예에서 프로세서 회로는 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 심방 흥분의 시작을 유발하기 위해 심방을 자극함으로써 치료 전 심실 충만량보다 심실 충만량을 감소시키고, 치료 전 혈압보다 환자의 혈압을 저하시키는 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성 펄스가 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 공급 된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 심방에 전달되는 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 페이싱(pacing)은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 시간 조절될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 자연적 흥분이 발생하기 이전에 하나 이상의 흥분성 펄스가 심방에 전달되는 것을 확인하기 위해 감지된다. 선택적으로, 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 심방 흥분이 시작되도록 설정된다.
도 10a와 도 10b는 마취된 건강한 개의 심장을 일정 시간 동안 추적한 심전도(ECG;electrocardiogram), 좌심실 압력(LVP) 및 심방 (혈액) 압력(AP)을 도시한다. 도 10a에서, 101 지점 이전의 심장은 자연박동이고, ECG, LVP 및 AP가 추적(trace) 된다. 101 지점에서, 심실 페이싱이 시작되었다. 심실은 심방 흥분이 시작되고 2ms 이후에 페이싱되었다. 이 페이싱은 ECG 의 즉각적인 변화를 유발하고, 이러한 변경은 LVP 와 AP 양자의 감소를 수반한다. 도 10b에서 페이싱은 페이싱이 중단되는 103 지점까지 심방 수축의 시작과 심실 수축의 시작 사이의 2ms 시간 간격동안 계속된다. 알 수 있는 바와 같이, 페이싱이 중단되는 즉시, ECG, LVP 및 BP는 모두 페이싱 전과 본질적으로 동일한 값으로 돌아간다.
도 11a 및 도 11b는 고혈압 증상을 가진 개의 심장에서의 자연적인 심박동(도 11a) 및 심방 수축의 시작과 심실 페이싱 사이의 2ms 시간 간격동안의 페이싱(도 11b)을 도시한다. 도 11a 및 도 11b 각각은 ECG, 우심실 압력(RVP), RVP 의 확대부분 및 심장의 우 심방(RAP)의 추적을 나타내고 있다.
도 11a에서, 자연 심박동의 P 파 및 QRS 가 명확하게 나타난다. 심방 압력의 증가는 심방 수축의 결과로서 P 파 다음에 보인다. RVP 추적에서, RVP의 급격한 증가는 ECG 상의 QRS 파 다음에 볼 수 있다. 이것은 심실 수축의 징후이다. 더 높은 배율로 관찰 한 경우, RVP의 급격한 증가는 RVP에서의 더 앞선 작은 증가를 거치며, 이 앞선 작은 증가는 심방 수축 및 심방 혈압의 감소와 동시에 일어나고 심방으로부터 챔버내로 혈액을 배출한 결과이다. 이것이 심방 킥이다. 도 11b에서, 페이싱은 2 ms의 시간 간격을 갖는다. P파는 ECG 상에서 기본적으로 눈에 띄지 않고, 전기 자극기의 산물은 인식가능하다. 이러한 경우에서 심방 킥은 심방 수축이 동시에 발생하고 또는 심실 수축의 시작 후 조금이라도 있기 때문에 우심실 압력의 확대된 추적에 드러나지 않는다.
도 12에서, 고혈압 증상을 가진 개 심장이 심방의 페이싱과 심실의 페이싱 사이에서 60 ms 의 시간 간격(추적점 105와 107) 또는 심방의 페이싱과 심실의 페이싱 사이에서 120 ms 의 시간 간격(trace portion 109) 중 어느 하나로 페이싱된다. 심장의 ECG, 좌심실압력(LVP)과 우심실 압력(RVP), 확대된 RVP 및 우심방압력(RAP)의 추적을 도시한다. 추적점 105 지점과 107에 대응하는 확대된 RVP의 추적된 부분에서 알 수 있는 바와 같이, 60 ms 시간의 페이싱 동안 심방 킥이 매우 약간 나타나고, 심실의 수축은 심방의 수축의 피크 후에 약간 나타나기 시작한다. 이러한 경우, 심실 충만에 대한 심방 킥의 기여는 현저하게 감소되지만 완전하게 제거되지는 않고, 반대로, 심실 수축의 피크는 폐쇄된 판막에 대항하여 발생되지 않고, 심방 신장이 증가되지 않는다. 120 ms 시간 간격에서의 페이싱 중에, 심방 킥은 명확하게 보여지지만(확대된 RVP 추적점 109) 심실 수축의 시작과 AV 판막의 닫힘은 심방 수축이 완료되기 전에 발생됨으로써, 심실 충만에 대한 심방 킥의 기여는 조금 감소한다.
도 16에서, 고혈압 환자의 심장이 상이한 AV 지연으로 페이싱된다. 이 예시는 심방에서 감지되는 펄스에 기초하여 심방과 대응하는 심실 양자의 페이싱 대 오직 심실 만의 페이싱에 의해 획득되는 결과를 보여준다. d와 d' 사이에서 심방 펄스가 감지되고 심실 펄스는 2ms의 AV 지연을 가지고 페이싱된다. e와 e' 사이에서 심방과 심실 모두 2ms의 AV 지연으로 페이싱된다. f와 f' 사이에서 심방과 심실 모두 40 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. g와 g' 사이에서 심방과 심실 모두 20 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. h와 h' 사이에서 심방과 심실 모두 80 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. 이러한 예시에 도시된 바와 같이, d와 d' 사이와 e와 e' 사이를 비교하면 심방 활동이 바로 감지되었을 때 보다 심방이 e와 e' 사이에서 페이싱될 때 혈압이 더 감소되었다. 또한 이 예시에서 알 수 있는 바와 같이, e와 e' 사이, f와 f' 사이, g와 g' 사이 및 h와 h' 사이를 비교해 볼 때, AV 지연이 더 짧을 때가 AV 지연이 더 길 때보다 더 많은 감소를 유발했다. 예를 들어, g와 g' 사이(20 ms의 AV 지연)는 e와 e' 사이(2 ms의 AV 지연) 보다 더 높은 혈압을 나타내었다. 이 예시의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 혈압의 변화는 상이한 AV 지연에 의해 적어도 부분적으로 유발될 수 있고, 상이한 AV 지연은 폐쇄된 판막에 대한 심방 수축의 상이한 비율을 초래한다.
심방 킥 감소를 위한 방법의 실시 예
혈압을 저하시키기 위한 예시적인 방법(40)은 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 방법(40)은 후술하는 도 14의 장치(50)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 장치(50)는 방법(40)의 일부 또는 모든 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 방법(40)은 장치(50)가 수행하도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(40)은 장치(50)에 대하여 전술된 임의의 기능을 포함할 수 있다. 방법(40)은 방법(600)의 임의의 단계를 포함할 수 있다. 유사하게 방법(600)은 방법(40)의 임의의 단계를 포함할 수 있다. 방법(40)은 시스템(700)이 수행하도록 구성될 수 있는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 시스템(700)은 방법(40)의 일부 또는 모든 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(40)은 심방 흥분의 단계 41를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41은 심방 흥분의 감지를 포함한다. 예를 들어, 단계 41은 고유의 심방 흥분의 감지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41은 심방 흥분의 트리거링을 포함한다. 방법(40)은 시간 간격이 적용되는 단계 42를 포함할 수 있다. 방법(40)은 AV 판막 폐쇄를 트리거링하는 단계 43를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 43는 적어도 하나의 심실에 흥분성 전류를 인가함으로써 및/또는 적어도 하나의 심방과 대응하는 심실 사이의 인공 판막을 폐쇄하도록 작동시킴으로써 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41, 단계 42 및 단계 43은 단계 43에서 단계 41로 되돌아가도록 안내하는 복귀 화살표에 의해 표시된 바와 같이 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 흥분성의 전류가 동시에 또는 순서대로 양쪽 심실에 인가될 수 있다. 일부 실시 예에서, 양쪽 심실이 순서대로 페이싱되고, 페이싱 되기 위해 적어도 하나의 심방(예를 들어, 우심방)의 흥분의 시작과 대응하는 심실(예를 들어, 우심실)의 흥분의 시작 사이의 시간 간격이 측정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격이 0 또는 음으로 설정되고, 단계 43은 단계 41 전에 또는 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 ms로 측정될 수 있다.
바람직하게는, 심방 및 심실의 수축은 양쪽 수축의 제어(예를 들어, 수축으로 연결되는 흥분을 제어함으로써)에 의해 유발될 수 있다. 선택적으로, 미리 정해진 시간 간격으로 판막의 폐쇄의 트리거를 감지하는 심방 흥분의 시작이 감지된다. 선택적으로, 양쪽 심방이 페이싱된다. 일부 실시 예에서, 양쪽 AV 판막은 순차적으로(예를 들어, 양쪽 심실이 순차적으로 페이싱 될 때) 폐쇄되고, 시간 간격은 페이싱되기 위해 먼저 심방의 흥분의 시작으로부터 그리고 판막 폐쇄의 시작 또는 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작으로부터 측정된다. 선택적으로 하나 이상의 챔버의 흥분 타이밍(예를 들어 흥분 시작)은 예를 들어 하나 이상의 이전 심장 주기 내의 타이밍에 기초하여 측정되고, 하나 이상의 흥분 자극은 동시에 전달되거나 및/또는 추정된 타이밍 전 및/또는 후 원하는 시간에서 상이한 챔버에 전달된다.
일부 실시 예에서, 방법(40)은 심장박동 마다 반복 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 방법(40)은 간헐적으로 수행 될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 몇 회의 심박동 마다 1회씩 적용 할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(40)은 몇 회의 심장박동에 적용되고, 1회 이상의 심박동 동안 중지한 이후, 다시 적용하도록 할 수 있다. 예를 들어, 방법 (40)은 5회 내지 15회 심박동에 적용되고, 2회 내지 5회의 심박동 동안 중지한 이후, 다시 재개될 수 있다. 일부 실시 예에서, 애플리케이션 / 회피 애플리케이션 패턴은 더 복잡할 수 있으며, 선택적으로 미리정의된 알고리즘에 기초 할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 단순히 자극을 중지하고 시작하기보다는 자극 파라미터를 조정할 수 있다. 일부 실시 예에서의 방법(40)의 애플리케이션은 심장박동 사이의 심실 충만을 감소시킴으로써 토출 프로파일(ejection profile)을 잠재적으로 감소시킨다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 심장의 토출 프로파일은 주어진 기간내에서 심장에 의해 펌핑된 혈액의 총량이다. 일부 실시 예에서, 방법(40)의 간헐적인 애플리케이션은 심장의 토출 프로파일의 감소를 상쇄하기 위해 적용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 42에 적용된 시간 간격은 피드백에 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 방법(40)은 하나 이상의 심장 챔버 및 챔버의 일 부분 및/또는 환자의 신체로부터 피드백 파라미터를 감지하는 단계 44를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피드백 정보는 하나 이상의 심방 킥, 혈압(예를 들어, 동맥), 심실 압력 및/또는 심방 압력을 직접 또는 간접적으로 모니터링함으로써 획득될 수 있다. 일부 실시 예에서, 피드백 정보는 심방이 수축되는 시간과 AV 판막이 폐쇄되는 시간 및/또는 심실이 수축하는 시간 사이의 오버랩의 정도를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서는 예를 들어, 심장 활동의 초음파 이미징 또는 심초음파 검사(ECHO)의 생성으로써 심장 활동을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서 단계 44는 펄스 또는 연속파 도플러 초음파를 이용하여 임의의 시점에서 혈류(예를 들어 유속) 및/또는 심장 조직의 움직임을 검출하기 위해 초음파 센서를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 선택적으로 단계 44는 좌심방의 수축 및 좌심실 혈류에 상응하는 A 파를 검출하기 위하여 초음파 센서를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 단계 44로부터의 피드백 정보에 기초하여 단계 42로부터의 시간 간격을 조정하는 단계 45를 포함할 수 있다. 예를 들어 단계 45는 감지된 혈압에 기초하여 시간 간격을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 도 13에서 단계 45에서 단계 41 화살표로 나타낸 바와 같이, 단계 41, 단계 42, 단계 43 및/또는 단계 44는 단계 45가 수행된 후에 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 단계 41 동안에 제1 값으로 초기에 설정될 수 있고, 단계 44가 수행되는 동안 감지되는 피드백에 기초하여, 단계 45 동안에 시간 간격은 피드백 값이 주어진 범위(또는 주어진 값 이상 또는 이하) 이내가 될 때까지 감소되거나 증가될 수 있다. 예를 들어, 시간 간격은 수축기 혈압이 100 mmHg 이상 및/또는 140 mmHg로 이하 및/또는 이완기 혈압이 90mmHg 이하 및/또는 60 mmHg 이상이 되는 그러한 시간까지 조정될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 44와 단계 45는 단계 43의 모든 적용(예를 들어 심실 페이싱 자극의 적용)에 대해서 방법(40)이 동작하는 동안 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 대체적으로 또는 추가적으로 단계 44와 단계 45가 하나 이상의 실시 예에 따라 환자에게 장치(장치를 이식함으로써)를 제공할 때 수행될 수 있다. 조정하는 단계는 (예를 들어, 진단시 관리자에 의해) 주기적 및/또는 간헐적으로(예를 들어, 한 시간에 한 번 또는 심실 페이싱 자극의 모든 애플리케이션 중 한번) 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 45는 피드백 정보가 하나 이상의 감지된 파라미터가 소정의 기간을 초과하는 시간 동안 미리 설정된 범위를 초과하는 것을 나타내는 경우에 수행될 수 있다.
방법(40)의 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 화살표로 나타낸 순서대로 단계들이 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서, 단계 42는 단계 41 이전에 수행될 수 있다.
심방 수축, 심방 흥분, 심실 수축, AV 판막의 폐쇄 및/또는 개방의 타이밍 및/또는 하나 이상의 심방으로부터 대응되는 심실로의 혈액의 흐름 또는 결핍 및/또는 혈압은 당업계에서 공지된 임의의 방법에 의해 검출될 수 있고, 피드백 제어로서 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 흥분의 시작은 하나 이상의 심실에 흥분성 자극의 전달을 위한 트리거로서 사용될 수 있다. 감지된 정보는 장치의 시간 간격을 조정하는데 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
선택적으로, 피드백 파라미터는 심장으로부터 추가적 처리를 필요로 하는 조건에 대한 응답을 허용할 수 있는 것이지, 시간 간격을 조정하는 것이 아니다. 피드백 파라미터는 단축된 시간 간격으로 판막 폐쇄의 원인을 자동적으로 중지시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 피드백 파라미터는 운동을 하는 동안 조정을 초래할 수 있다. 이러한 예에서, 심박수 센서는 환자의 심장 박동에 대한 피드백 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 심박수가 미리 주어진 임계값을 초과하는 경우 피드백은 장치를 중지하도록 하는데 사용될 수 있다. 장치는 감지된 피드백 정보에 기초하여, 예를 들어, 심장 박동이 주어진 임계값 이하가 될 때 및/또는 미리 결정된 기간이 지난 후에 다시 활성화될 수 있다.
혈압을 저하시키기 위한 장치의 실시 예
이제 실시 예에 따른 예시적인 장치(50)를 개략적으로 도시하는 도 14를 살펴본다. 장치(50)는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 일부 변형으로, 심장 조율기와 본질적으로 유사하게 구성되고, 유사한 구성요소를 가질 수 있다. 선택적으로 장치는 이식형일 수 있다. 선택적으로 장치는 추가적으로 및/또는 대안적으로 심장의 전기적 치료(예를 들어, 세동제거)를 제공할 수 있는 구성요소를 포함한다. 장치(50)는 이식형 심박조율기에 대하여 당 업계에 공지 된 바와 같이, 선택적으로 본 명세서에서 논의된 바와 같은 일부 변형으로, 기본적으로 환자의 몸에 이식하기 위해 구성될 수 있다. 장치(50)는 시스템(700)의 임의의 구성요소를 포함할 수 있고, 시스템(700)은 장치(50)의 임의의 구성요소를 포함할 수 있다.
장치(50)는 생체에 적합한 몸체부(51), 하나 이상의 제어기(52), 전원(53) 및 원격 측정 유닛(56)을 포함할 수 있다. 몸체부(51)는 장치의 복수개의 구성요소들을 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있다. 제어기(52)는 장치의 동작을 제어하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(52)는 자극 펄스의 전달을 제어할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전원(53)은 베터리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(53)은 충전 가능한 전지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서 전원(53)은 유도(induction)에 의해 충전 가능한 전지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서 원격 측정 유닛(56)은 하나 이상의 다른 유닛 및/또는 구성요소와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원격 측정 유닛(56)은 외부의 프로그래머 및/또는 동작하는 동안 장치(50)에 기록된 데이터를 수신하는 수신 유닛과 통신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치(50)는 하나 이상의 전극 및/또는 센서에 연결되도록 구성될 수 있다. 전극 및/또는 센서는 장치(50)에 집적되거나 그것에 부착되거나 및/또는 그것과 연결가능할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전극은 적어도 하나의 심실을 페이싱하도록 구성되는 심실 전극(561)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 장치(50)는 적어도 하나의 이식된 인공 판막(562)에 선택적으로 유무선을 통해 접속될 수 있다. 추가적으로 장치(50)는 하나 이상의 심방의 페이싱을 위한 하나 이상의 심방 전극(57) 및/또는 심방 흥분의 시작을 감지하기 위한 하나 이상의 심방 센서(58) 및/또는 다른 피드백 파라미터를 제공하기 위한 하나 이상의 센서(59)를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 센서(59)는 하나 이상의 압력 센서, 전기 센서(예를 들면, ECG 모니터링), 유량 센서, 심박수 센서, 활동성 센서(activity sensors) 및/또는 용량 센서를 포함할 수 있다. 센서(59)는 기계적 센서 및/또는 전기적 센서(예를 들면, 초음파 센서, 전극 및/또는 RF 송수신기)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(59)는 원격 측정기를 통해 장치(50)와 통신할 수 있다.
일부 실시 예에서, 심실 전극(561) 및/또는 심방 전극(57)은 표준 페이싱 전극일 수 있다. 심실 전극(561)은 심실 페이싱을 위해 당업계에 공지된 바와 같이 심장의 위치와 관련되게 위치될 수 있다. 예를 들어, 심실 전극은 하나 이상의 심실 내 및/또는 근처에 놓일 수 있다. 일부 실시 예에서 심방 전극(57)은 하나 이상의 심방 내 및/또는 근처에 놓일 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 전극(57)은 하나 이상의 심방에서 심방 흥분 또는 탈분극의 초기 검출을 제공하기 위해 선택된 하나 이상의 위치에 부착될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 심방 전극(57)은 동방(SA) 결절의 위치 근처의 우심방에 부착될 수 있다.
심실 전극(561)의 한 지점은 심장이 페이싱될 때 동기이상(dyssynchrony)을 줄이거나 최소화하기 위해 페이싱이 QRS의 연장을 줄이거나 최소화하도록 하도록 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 이 위치는 그의 번들(Bundle) 근처의 심실 중격(ventricular septum ) 상에 있다. 심실 전극(561)은 추가 또는 대안적으로 심장의 심외막(epicardium) 상에 또는 관상 정맥 내에 위치할 수 있다. 하나 이상의 전극이 선택적으로 동기이상을 감소시키도록, 양심실에 페이싱을 제공하도록 심실 상에 위치할 수 있다.
장치(50)는 적어도 하나의 심장 챔버에 심장 펄스를 전달하도록 구성되는 펄스 생성기 또는 자극 회로를 포함할 수 있다. 펄스 생성기 또는 자극 회로는 종래의 심박조율기의 표준 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 제어기(52)는 펄스 생성기 또는 자극 회로를 제어하도록 구성될 수 있다. 심방 센서(58) 및 선택적으로, 다른 심방 챔버를 감지하도록 구성된 다른 전극 센서)는 특정 회로를 통해 장치(50)에 연결될 수 있고, 이 특정 회로는 심장의 전기적 활동성을 증폭시키고, 특정 챔버의 활성화의 샘플링 및 검출을 허용한다. 다른 회로가 심장을 페이싱하도록 특정 전극에 자극을 전달하도록 구성될 수 있고, 상기 자극은 전기적 활성화를 전파하도록 생성된다.
일부 실시 예에서, 하나 이상의 추가적인 센서(59)는 하나 이상의 심방 내 및 또는 심방 상 및/또는 하나 이상의 심실 내 및/또는 선택적으로 심장에 인접한 하나 이상의 다른 위치에 위치한다. 예를 들면, 하나 이상의 센서는 대정맥 상에 및/또는 대정맥 내에 및/또는 하나 이상의 심방 상에 및/또는 하나 이상의 심장 챔버 내에 위치될 수 있다. 이러한 센서들은 압력 또는 다른 지표 예를 들어, 임피던스 및/또는 유속을 측정할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(52)는 전원(53)을 동력으로 이용하는 마이크로 프로세서를 포함하거나 마이크로프로세서일 수 있다. 일부 실시 예에서, 장치(50)는 예를 들어 들어 크리스털에 의해 생성되는 클락(54)을 포함할 수 있다. 장치(50)는 내부 메모리(55)를 포함할 수 있고/있거나 외부 메모리에 연결될 수 있다. 예를 들어 장치(50)는 원격 측정 유닛(56)을 통해 외부 메모리에 접속될 수 있다. 일부 실시 예에서, 원격 측정 유닛(56)은 프로그래머 및/또는 하나 이상의 센서(59)와 같은 외부 장치와 통신을 허용하도록 구성될 수 있다. 임의의 그리고 모든 피드백 정보 및/또는 장치 동작의 로그는 내부 메모리(55)에 저장될 수 있고/있거나 외부 메모리 유닛에 원격 측정 유닛(56)에 의해 전달될 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(52)는 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 실시 예의 방법에 따라 동작할 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치(50)는 AV 지연 및/또는 그것의 크기의 적용을 제어하기 위해 하나 이상의 피드백 파라미터를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
인공 판막의 일 실시 예
추가적으로 또는 대안적으로, 장치(50)는 적어도 하나의 이식된 인공 판막(562)의 동작을 직접 제어하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 판막(60)을 도시하는 도 15를 주목한다. 예시로서 도시한 인공 판막(60)은 인공 판막 분야에서 알려진 바와 같이 본질적으로 이첨판막형(bi-leaflet) 판막이다. 하기의 예시는 양방향 판막에 관한 것이지만, 일 실시 예는 다른 인공 판막 예를 들어, 새장속 공 모양(caged ball) 기계판막 뿐만 아니라 디스크형 판막으로 구현될 수도 있음을 알 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 인공 판막(60)은 환자의 심장에 이식될 때 제자리에 밸브를 봉합하기 위한 링(61)을 포함할 수 있다. 인공 판막(60)은 링(61)에 부착된 지지대(63)에 대해 회전되는 두 개의 반구형 리플릿(leaflets)(62)을 포함할 수 있다. 이 개략도에서, 다른 장치의 구성요소는 도 14에 도시된 바와 같은 몸체부(51)에 대응하는 몸체부(64)로서 개략적으로 도시된다. 몸체부(64)는 인공 판막(60)이 이식된 심장(65)으로부터 피드백 정보를 수신할 수 있다.
인공 판막(60)은 장치(50)에 의해 판막의 폐쇄를 직접 제어할 수 있는 종래의 인공 판막과는 차이가 있다. 인공 판막(60)은 (예를 들어, 지지대(63)를 회전시킴으로써 또는 하나 이상의 리플릿(62)의 일부를 팽창시킴으로써) 판막의 폐쇄를 능동적으로 유발하도록 구성된 (예를 들어 코일 또는 유압기구) 기계장치를 포함할 수 있다. 이 기계장치는 추후에 판막의 개방을 허용하고 필요에 따라 반복 폐쇄를 허용하도록 이완된 위치에 되돌려 놓을 수 있다. 이완은 폐쇄 후 소정 시간 후까지 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이완은 심실 활동성을 판독하는 센서(예를 들어 압력 센서)에 응답하여 영향을 받을 수 있다. 인공 판막(60)에 대한 제어는 몸체부(64)의 구성요소와 유선 또는 (판막과 연관된 원격 측정 유닛을 이용하여) 무선 통신하도록 동작할 수 있다. 일부 실시 예에서, 인공 판막(60)은 판막에 작용하는 유체 압력에서 독립하여 개방 및 폐쇄 할 수 있도록 구성되는 밸브일 수 있다. 예를 들어 인공 판막(60)은 볼형 판막(ball valve)일 수도 있다.
혈압 저하를 위한 실시 예의 효과
전반적으로, 개시된 방법 및 시스템의 일부 실시 예들은 적어도 하나의 심실의 충전을 감소시키고 결과적으로 혈압을 저하시키기 위한 차별적 접근법을 제공한다. 혈압을 저하시키기 위한 이전의 기계적인 방법과는 달리, 본 명세서에 개시된 일부 실시 예는 적어도 하나의 대응하는 심방 내에 압력을 증가시키지 않고 이러한 목표를 달성할 수 있다. 심방성 나트륨이뇨 호르몬 또는 심방성 나트륨이뇨펩티드(natriuretic peptide)의 분비를 유발하는 심방 압력을 증가시키지 않고, 혈압의 감소를 기계적으로 제어할 수 있다. 개시된 실시 예들은 심장 박동에 원치 않는 효과를 방지할 수 있고, 캐논 심방 파(canon atrial waves)의 가능성을 줄일 수 있다.
개시된 일부 실시 예는 심방 나트륨이뇨 펩타이드의 방출을 일으키는 심방의 신장을 증가시키는 동시에 심방 킥을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시 예는 수축이 심방을 팽창시키도록 심방과 연관된 심장 판막이 폐쇄되는 동안 심방이 수축을 유발하도록 심장을 자극하는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 일부 실시예는, 전술한 바와 같이 혈압을 저하시킬 수 있는, 심방성 나트륨이뇨 호르몬(atrial natriuretic hormone) 또는 심방성 나트륨이뇨 펩타이드(atrial natriuretic peptide)의 분비를 유발하도록, 전술한 바와 같이, 심방 압력에서 수동적인 최대 증가와 오버랩되는 기간의 심장 수축에 기인한 심방의 최대 압력에 도달하는 심방 자극을 이용하여 심방 압력 및 심방 확장을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예는 전술한 바와 같이, 심방 자극을 이용하여 심방 압력 및 심방 확장을 증가시킬 수 있고, 이 심방 자극은 심방 수축이 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되도록 구성되어, 이로써, 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합이고, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 심방 압력을 제공하며, 이로써 호르몬 및/또는 신경 경로(neuronal pathways)를 통해 혈압을 저하시키는 심방의 심방 확장을 증가시킨다. 심방 킥을 줄이는 것과 동시에 심방 나트륨이뇨 펩타이드의 분비를 유발하는 것은 혈압을 낮추는 시너지 효과를 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축과 관련된 판막 폐쇄 타이밍을 제어하는 것으로 하나 이상의 심방 확장량을 제어할 수 있다.
혈압을 저하시키기 위한 이전의 약학적 또는 기계적 방법과는 달리, 개시된 실시 예 중 일부는 즉시 혈압을 저하시키는 목적을 달성한다. 예를 들어, 혈압 감소는 전기의 인가의 1 내지 3 초 내에 또는 1, 3, 5 초 내에 발생할 수 있거나 또는 혈압은 자극의 시작으로부터 5회 미만의 심장 박동 이내의 최소 혈압값에 도달할 수 있다.
전술된 예시들은 적응을 일으키는 기계적 처치, 뉴런의 피드백과 호르몬의 자연 방출 사이에서 절충된다. 기계적 처치와 호르몬의 자연 방출은 추가적이거나 또는 심지어 시너지적 메커니즘일 수도 있다. 기계적 처치는 심장 자체에 영향을 미치는 반면, 호르몬의 방출은 심장 혈관 시스템에 영향을 미친다. 간헐적으로 혈압을 저하하기 위한 기계적인 처치는 심장혈관계를 제어하는 뉴런과 호르몬 피드백 모두의 영향을 감소시킬 수 있고, 적응을 감소시킬 수 있다.
본 상세한 설명에서 사용된 헤드라인은 조직에 도움을 의미하는 것일 뿐 용어를 정의하는 것은 아니다.
본 개시는 그들의 전체를 참조에 의해 포함시킨 하기의 출원과 관련되어 있다.
2012년 8월 23일자로 출원된 Levin의 미국 특허 출원 제2012/0215272 호;
2011년 7월 14일자로 출원된 Levin의 미국 특허 출원 제2011/0172731 호;
2012년 11월 29일자로 출원된 Levin의 미국 특허 출원 제13/688,978 호;
2012년 2월 16일자로 출원된 Schwartz의 미국 특허 출원 제2012/0041502 호;
본 발명의 다양한 실시 예들을 설명하였지만, 설명은 예시로서 의도된 것이고 한정하기 위한 것은 아니며, 본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위와 그 균등 개념에 의해서만 제한된다. 또한, 다양한 변형 및 수정이 첨부된 청구의 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (89)

  1. 환자의 혈압을 저하시키는 시스템에서,
    환자의 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로; 및
    상기 적어도 하나의 심장 챔버에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스의 전달을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기
    를 포함하고,
    상기 자극 펄스의 적어도 하나는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력이 시간적으로 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높아짐으로써, 환자의 혈압이 저하되도록 하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은, 호르몬 또는 신경 경로(neural pathways)를 통해 혈압을 저하시키는, 심방의 심방 확장(atrial stretch)의 증대를 야기하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자극 펄스는 심방의 심방 수축에 기인한 최대의 심방 압력은 상기 심방의 수동 형성 최대 압력에 오버랩되어 나타나도록 심장을 자극하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자극 펄스의 적어도 하나는 상기 심장의 심실을 자극하는 것과 상기 심장의 심방을 자극하는 것 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자극 펄스 중 적어도 하나는 상기 심장의 심실과 상기 심방을 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자극 패턴은 동일한 속도(rate)로 상기 심방과 심실을 페이싱하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자극 패턴은 상기 심실이 페이싱되는 속도보다 더 빠른 속도로 심방을 페이싱하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자극 펄스 중 적어도 하나는 단일 심장 주기 중 상기 심방이 2번 수축되도록 상기 심장의 심방을 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자극 펄스 중 적어도 하나는 단일 심장 주기 동안 상기 심방을 2회 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 자극 펄스 중 적어도 하나는 단일 심장 주기 동안 상기 심방을 1회 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 자극 펄스 중 적어도 하나는 단일 심장 주기 동안 상기 심방을 1회만 수축하도록 상기 심장의 심방을 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자극 패턴은 심방 킥(atrial kick)이 감소 또는 방지되도록 상기 심장을 자극하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자극 패턴은 복수개의 심장박동에서 상기 심장을 자극하는 것을 포함하고,
    상기 자극 펄스의 적어도 일부는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력이 시간적으로 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력의 조합에 의해 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높아짐으로써,
    상기 자극 펄스의 적어도 일부는 심방 킥을 감소 또는 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 자극 펄스는 단일 심장박동 양쪽 심방킥을 감소 또는 방지하고, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력이 시간적으로 오버랩되어 나타나도록 제공되어, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력보다 더 높아 지는 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자극 패턴은, 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 시작하고 방실판이 폐쇄된 이후 종료되는 제1 심방 수축을 가지며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되어 나타나는 제2 심방 수축을 유발하도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 포함하여, 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력 및 수동 형성 압력과의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자극 패턴은, 단일 심장 박동에서 방실판이 개방될 때 시작하고 방실판이 폐쇄되기 전에 종료되는 제1 심방 수축을 가지며, 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력이 심방의 수동 형성 압력과 중복되어 나타나는 제2 심방 수축을 유발하도록 하는 적어도 하나의 자극 펄스 설정을 포함하여, 자극에 기인한 상기 심방의 심방 압력은 심방 수축에 기인한 심방 압력과 상기 심방의 상기 수동 형성 압력과의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높은 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 자극 패턴은 서로 다른 비율의 제1 자극 펄스와 제2 자극 펄스를 갖는 복수개의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있고,
    상기 제1 자극 펄스는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력과 심방의 수동 형성 압력이 시간적으로 오버랩되도록 심장을 자극하여, 상기 자극에 기인한 심방의 심방 압력이 심방 수축에 기인한 심방 압력과 수동 형성 압력과의 조합에 의해, 자극하지 않은 심방의 심방 압력 보다 더 높으며,
    상기 제2 자극 펄스는 상기 심방의 수동 형성 압력과 시간적으로 오버랩되는 심방의 심방 수축에 기인한 심방 압력을 제공하지 않는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자극 펄스는, 흥분(excitaion)의 상대적 타이밍이 30ms 내지 0 ms의 방실 지연에 대응하도록, 상기 심장의 심방 및 심장의 적어도 하나의 심실을 페이싱하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈압을 저하시키는 시스템.
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